Методы выращивания монокристаллов полупроводниковых веществ

Методы получения полупроводниковых материалов. В технологии полупроводниковых веществ нередко получение особочистого материала связано с его очисткой и выращиванием монокристалла. Так, в последнее время получившие широкое распространение транспортные химические реакции служат не только одним из способов получения полупроводникового вещества, но и методом его глубокой очистки. А широко известные кристаллизационные методы очистки (например, зонная плавка) одновременно служат надежным способом выращивания монокристаллов. Отсюда возникает определенная трудность раздельного описания методов получения, очистки и выращивания монокристаллов. [c.57]

Технология получения монокристаллов полупроводниковых соединений мало чем отличается от выращивания монокристаллов элементарных веществ, только в первом случае необходимость проведения процессов в обогреваемых камерах, в которых должно поддерживаться определенное давление паров компонентов, является серьезным конструктивным затруднением. Поэтому наиболее производительные методы выращивания монокристаллов из расплавов и наиболее эффективные кристаллизационные методы их очистки не всегда применимы, вместо них используют методы получения кристаллов из растворов или из паровой фазы. [c.281]

Методы направленной кристаллизации в лодочке широко используются при выращивании монокристаллов полупроводниковых веществ, разлагающихся при плавлении. Отсутствие относительного перемещения кристалла и расплава позволяет помещать лодочку с материалом в кварцевую ампулу, которая после откачки заваривается и целиком помещается в трехзонную печь. Одна печь служит для плавления материала, вторая — для создания температурного градиента в целях его кристаллизации и [c.290]

Многие химические процессы, применяемые в промышленности, и главным образом в основном химическом синтезе, основаны на реакциях твердой фазы с газом. К таким процессам относятся, например, получение металлов восстановлением газами, обжиг сульфидных руд, получение основных полупродуктов неорганического синтеза — аммиака, серной кислоты и многих органических соединений методами гетерогенного катализа, а также очистка веществ и выращивание монокристаллов (полупроводниковая промышленность). Очень важно здесь то, что в таких гетерогенных системах концентрация дефектов зависит не только от температуры, но и от равновесия между соответствующими компонентами твердой и газовой фаз. Так, например , состав решетки NiO меняется при увеличении парциального давления кислорода, причем в результате окислительно-восстановительной реакции увеличивается количество ионов О - в решетке и одновременно образуется эквивалентное количество ионов Ni +. В соответствии с требованиями об электронейтральности системы в целом, в решетке появляются катионные вакансии [c.435]

Сравнительно новые кристаллизационные методы — различные варианты кристаллизации и перекристаллизации из расплавов, вызванные к жизни повышенными требованиями последних лет к чистоте веществ и совершенству их структуры и субструктуры. Это — метод нормальной направленной кристаллизации (по Бриджмену) и метод вытягивания из расплава (по Чохральскому). Среди кристаллизационных методов глубокой очистки наиболее совершенны и прогрессивны методы зонной плавки. Отличительная особенность этих методов — высокая эффективность применения к очистке и выращиванию монокристаллов полупроводниковых материалов. В этом случае преодоление конструкторских и технологических трудностей вполне себя оправдывает. Однако в наши дни можно наблюдать все более широкое применение этих методов для очистки и получения кристаллов многих неорганических и органических веществ, в том числе почти всех технически важных металлов, и даже для очистки некоторых более сложных веществ, например хинонов, альдегидов, энзимов, жиров, бактерий, бактериофагов и планктонов, а также для разделения изотопов. Поэтому актуальным становится дальнейшее совершенствование методов и аппаратов кристаллизационной очистки. [c.10]

Все больше используются гидротермальные методы выращивания полупроводниковых кристаллов, которые часто применяются при получении люминофоров. Метод основан на том, что некоторые вещества с ничтожной растворимостью в воде при комнатной температуре заметно растворяются в ней прн достижении критической температуры. Вдоль стальной бомбы, рассчитанной на критическое давление воды, создают небольшой температурный градиент. В более холодной части реакционного пространства на затравке вырастает монокристалл. Бомбу с раствором и затравкой нагревают выше критической температуры воды при сохранении температурного перепада. Преимущество этого метода — низкая температура выращивания монокристаллов, благодаря чему можно получить вещества, очень близкие к стехиометри-ческому составу. [c.61]

Таким способом получают монокристаллы и пленки многих сульфидов, селенидов, теллуридов, галогенидов, полупроводниковых соединений А В и даже таких тугоплавких веществ, как карбиды. Метод возгонки — сублимации успешно использован для выращивания нитевидных кристаллов оксида магния ( пл = 2800°С) и карбида кремния (tnn = [c.377]

Особенности и границы применимости метода. Многие полупроводниковые материалы разлагаются до достижения температуры плавления, и поэтому монокристаллы тадих веществ не удается вырастить из стехиометрического расплава. Также трудно осуществимы процессы выращивания монокристаллов из расплава для полупроводниковых соединений, обладающих высоким-давлением пара при температуре плавления. Применение Метода выращивания монокристаллов из раствора снижает температуру в реакторе, а иногда и давление пара в системе. Поэтому выращивание из раствора позволяет в благоприятных условиях получать монокристаллы веществ, претерпевающих фазовый переход в твердом состоянии или обладающих значительной упругостью пара. [c.88]

Преимущество методов кристаллизации из расплавов заключается в возможности исключения прямого контакта очищаемого образца со вспомогательной аппаратурой. Поэтому эти методы применяют для глубокой очистки тугоплавких металлов, оксидов и солей. В методе вытягивания из расплава проводят выращивание монокристалла вещества на вращающейся затравочной пластинке с параллельной его очисткой от примесей с коэ( ициентом распределения меньшим единицы. Рассматриваемые методы кристаллизации из расплава позволяют не только очищать вещества, но и вводить в них заданные количества тех или иных микропримесей. В настоящее время кристаллизационные методы очистки считаются самыми тонкими и их обычно применяют на заключительных стадиях получения особо чистых веществ, в том числе полупроводниковых материалов. [c.318]

Чохральский [31] первым применил метод вытягивания для выращивания кристаллов легкоплавких металлов, таких, как олово, свинец, цинк. На фиг. 5.5,г показана схема типичной установки для такого вытягивания. В течение многих лет метод использовался для конгруэнтно плавящихся соединений всех классов, но, вероятно, наиболее широкое его применение лежит в области полупроводников. Тил и Литтл [32] первыми получили монокристаллы германия и кремния, и их работа явилась основой для получения полупроводниковых кристаллов этих веществ с высокими характеристиками для научных и технических целей. Метод вытягивания сегодня занимает важное место в промышленной технологии полупроводников. Нассау и Вэн Ютерт [33] применили метод вытягивания к неорганическим веществам, представляющим интерес как лазерные матрицы, и Нассау в ряде статей [34, 35] описывает способы выращивания и свойства aW02 Nd. Некоторые стороны метода рассмотрены в книге [8]. [c.192]

Хороший результат дал метод хроматографической очистки метилтрихлорсилана — исходного продукта для синтеза полупроводникового карбида кремния [22—25]. Для выращивания монокристаллов 5 С методом высокотемпературного пиролиза паров СНз51С1з необходимо иметь очень чистый метилтрихлорсилан. Поэтому из технического продукта необходимо удалить примеси хлоридов А1, Ре, Mg, Са, Р, Си, В, Н , Сг, 5п, Л (10-5 10- вес. %), а также растворенные в метилтрихлорсила-не кислород и азот (0,02%). Очистку проводили при 50 °С на автоматическом препаративном хроматографе, предназначенном для разделения и очистки веществ с температурой кипения до 100 °С [24, 25], на колонке из нержавеюшей ста.ли, заполненной диатомитовым носителем ИНЗ-600 с 20% силикона ОС-701. Исследование семи жидких фаз различной полярности (вазелиновое масло, ВКЖ-94, ПФМС-2, ВС-701, фторсиликоновое масло 169, динонилфталат и дибутилфталат) показало [c.214]

Зонная перекристаллизация. Зонная перекристаллизация, часто называемая зонной плавкой,, широко начала внедряться в практику глубокой очистки после получения высоко чистого зонноочищен-ного полупроводникового германия. Зонная перекристаллизация — один из наиболее эффективных и производительных методов глубокой очистки и выращивания совершенных монокристаллов. Данным методом многие важнейшие металлы и полупроводниковые вещества бы-гче [c.75]

Зонную плавку, о которой уже говорилось в связи с очисткой веществ, также можно использовать для выращивания монокристаллов. Впервые ее применили для приготовления монокристаллов висмута [126], а позднее с большим успехом для кристаллизации германия [127] и других полупроводниковых материалов. Недостаток горизонтальной зонной плавки — контакт с контейнером основное преимущество состоит в том, что выращивание кристалла сопровождается очисткой. Кроме того, это удобный метод выращивания легированных кристаллов. Контакт с контейнером устраняется в одном из вариантов с вертикальным расположением контейнера, а именно в методе плавающей зоны, в котором узкая расплавленная зона поддерживается силами поверхностного натяжения. Этот метод применялся для выращивания кристаллов металлов, а также полупроводников. Способы нагрева — индукционный нагрев, электронная бомбардировка [128], оптические методы, связанные с использованием инфракрасного излучения от угольной дуги [129], плазменного факела [130] или кинолампы. Однородность кристалла улучшается, если поддерживающие расплавленную зону стержни вращаются [131]. [c.36]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология