Выращивание кристаллов и легирование

Фиг. 41. Зависимость эффективного коэффициента распределения примеси эфф от скорости роста Vg при выращивании кристаллов германия, легированного сурьмой, по Чохральскому при разных скоростях вращения [290].

При легировании кристаллов в процессе их выращивания основная проблема состоит в том, чтобы получить кристаллы с однородным распределением примесей, т. е. предотвратить сегрегацию. Способы решения указанной проблемы зависят от методов выращивания кристаллов. [c.29]

По методу Чохральского можно легировать кристалл, т. е. вводить в него примеси. При этом в расплав добавляются нужные примеси и задается скорость выращивания кристалла. При быстром вытягивании кристалла не происходит очистки, и в него полностью попадают все примеси расплава. При очень медленной скорости вытягивания примеси сильно оттесняются в расплав. Таким образом, меняя скорость роста кристалла, можно менять содержание примесей в кристалле. Предельно малое количество примесей в кристалле определяется величиной коэффициента сегрегации данного сорта примеси, т. е. отношением концентраций примеси в твердой и жидкой фазе. Вводя в расплав различные примеси и подбирая скорость вытягивания, можно управлять типом проводимости и сопротивлением кристалла и создавать электронно-дырочные переходы. При легировании кремния и германия (элементы IV группы периодической таблицы) элементами V группы — фосфором, мышьяком, сурьмой — получают кристаллы с электронной проводимостью /г-типа. При легировании кремния и германия элементами 1П группы — бором, алюминием, галлием и индием — получают кристаллы с дырочной проводимостью р-типа. [c.175]

Другие примеры рассмотрены при изучении выращивания легированных кристаллов и при обсуждении вопросов, определяющих кинетику газотранспортных реакций (гл. VI). [c.113]

В случае температурных флуктуаций в процессе выращивания кристаллов наблюдается локальное появление гранных форм на боковой поверхности кристаллов. Согласно данным ряда исследователей, легирование монокристаллов различными примесями ведет к изменению их габитуса. В результате исследований влияния некоторых примесей на степень развития гранных форм поверхности кристаллов установлено, что введение в состав шихты V, Сг, 218 [c.218]

Предположим, что производится оптимизация конструкции (возможных режимов работы) установки для выращивания равномерно легированных кристаллов. Уровень легирования определяет не только марку (сорт) кристалла, но и режим процесса. Если оптимальная конструкция установки определяется сортом выращиваемых на ней кристаллов, это означает, что, оптимизируя эту конструкцию, надо заранее знать сорта намечаемых к выпуску кристаллов (их номенклатуру) и ряд дополнительных характеристик (например, диаметр [34]). [c.27]

Выращивание кристаллов и легирование 29 [c.29]

В качестве объектов исследования были выбраны монокристаллы цинка, кадмия, олова и некоторых других металлов высокой степени чистоты — с содержанием основного металла 99,99—99,999%. В ряде случаев для сопоставления были использованы также металлы технической чистоты и специально легированные материалы, содержащие малые присадки других металлов. Проволоки из перечисленных металлов диаметром 0,5—1 мм были получены продавливанием сквозь матрицы. Последующее выращивание из таких поликристаллических проволок монокристаллов проводилось методом зонной плавки [4]. Получение кристаллов заданной ориентации достигалось привариванием монокристальной затравки [140]. [c.146]

ВЫРАЩИВАНИЕ КРИСТАЛЛОВ И ЛЕГИРОВАНИЕ [c.29]

Выращивание кристаллов и легирование 31 [c.31]

Примесные атомы вводят в исходный материал. В этом случае для сублимации используют гомогенную шихту из заранее легированного поликри-сталлического материала, приготовленного, например, соосаждением или реакцией в твердой фазе. Такой метод использовали для выращивания кристаллов окиси цинка, легированных медью или индием [108]. [c.31]

В горячей зоне реакционного сосуда может происходить химическая реакция, если вводить туда по отдельности или вместе компоненты кристалла и (или) их летучие соединения. При достаточно высокой температуре этой зоны, когда пар оказывается ненасыщенным относительно образующейся твердой фазы, кристаллизация происходит на сравнительно холодных частях системы. Условия роста напоминают те, о которых уже говорилось выше. Применение рассматриваемого метода можно проследить на примере выращивания кристаллов сульфида кадмия из смеси водорода, кадмия и сероводорода [112]. Легирование достигается добавлением к газу-носителю пара примесного компонента. Таким путем были получены кристаллы сульфида кадмия, легированные следующими компонентами галлием, индием, серебром, сурьмой, хлором [113]. [c.31]

Если легирующие добавки обладают высоким давлением пара и коэффициент распределения их меньше 1, то обогащение расплава, связанное с разделением, можно скомпенсировать за счет испарения лигатуры. Такой компенсирующий эффект был использован для выращивания кристаллов кремния, равномерно легированных фосфором [161]. В данном случае приходится опять рассматривать стационарное состояние, когда достигаемая в конце концов концентрация растворенного вещества не изменяется в сколько-нибудь широких пределах. [c.41]

Методы выращивания кристаллов из легированного расплава и из раствора в расплаве принципиально не отличаются друг от друга. Однако имеется количественная разница концентрация примесного элемента в расплаве во втором случае может быть настолько высокой, что он оказывается основным компонентом, а не добавкой. В результате термины растворенное веи ество и растворитель теряют смысл или изменяют свое значение, причем примесный элемент становится растворителем, а кристаллизуемое вещество — растворенным веществом. Примерами в этом отношении могут служить процессы кристаллизации фосфида индия из раствора фосфора в расплавленном индии [171], карбида кремния из растворов углерода в кремнии [172], се- [c.42]

Другой способ получения однородных монокристаллов по длине заключается в программировании скорости роста. По мере роста кристалла концентрация примеси в расплаве непрерывно увеличивается (/<<1,0). Поэтому, чтобы получить равномерно легированный слиток необходимо уменьшить отбор примеси в твердую фазу. Для этих целей часто используют зависимость величины эффективного коэффициента распределения от скорости роста. В начальный момент выращивания используются [c.203]

Специальные газы (различные газообразные соединения) используют в производстве интегральных схем для выращивания полупроводниковых кристаллов, получения пленок, легирования, травления, эпитаксии, ионной имплантации, химического осаждения из паровой фазы и др. [c.133]

Одной из важнейших областей применения многих соединений А В " и их твердых растворов является область полупроводниковых квантовых генераторов, а в дальнейшем практическое использование эффекта Гана. При этом основным требованием, которому должны удовлетворять кристаллы, является требование макро- и микрооднородности. Полосатость легированных кристаллов, выращенных кз расплавов, является, по-видимому, одной из основных причин низких к. п. д. приборов. Поэтому можно считать, что выращивание кристаллов из паровой фазы — наиболее перспективный метод получения однородных монокристаллов соединений A B и других соединений, характеризуемых узкими (<10 ат1см ) областями существования. [c.458]

Очевидно, что любые изменения теплового баланса на границе раздела нарушают установившиеся условия роста и доллсны сопровождаться возникновением различных структурных нарушений. При выращивании легированных кристаллов неконтролируемые изменения условий выращивания вызывают неравномерности распределения примесей на границе раздела, что такл<е способствует возникновению структурных нарушений (об этом подробнее говорится в 6.2). [c.294]

Один из общих технол. методов изготовления полимерных и металлич. волокнистых и слоистых К. м. - выращивание кристаллов наполнителя в матрице непосредственно в процессе изготовления деталей. Такой метод применяют, напр., при создании эвтектич. жаропрочных сплавов на основе Ni и Со. Легирование расплавов карбидными и интерметаллич. соед., образующими при охлаждении в контролируе. гых условиях волокнистые или пластинчатые кристаллы, приводит к упрочнению сплавов и позволяет повысить т-р) их эксплуатации на 60-80 °С. [c.444]

Получение тройного фэсфида ZnSiPg описано в работах [10, 541. Для выращивания кристаллов применяли ампулы длиной I20 мм с диаметром 30 мм. В качестве транспортера использовали иод. Процесс вели при 1100°С и разности температур до 40 град в течение 15—20 ч. В большинстве случаев получались красные игольчатые кристаллы длиной до 10 мм, вытянутые в направлении (И1). При соответствующем изменении- условий получались пластинчатые кристаллы с размерами до 6x1,5x0,3 мм. Легирование позволило получить кристаллы ZnSiP как р- так и й-типа. [c.104]

Таким образом, при выращивании кристалла с постоянной скоростью (7Сэфф. = onst) распределение примеси по длине кристалла имеет вид, представленный на рис. 6.15. Из этих графиков следует, что при данных условиях роста уровень легирования кристалла примесями и неравномерность ее распределения по длине слитка зависят от природы примеси. При К< примеси скапливаются в конце слитка. Если Л эфф сильно отличается от единицы, то в конце процесса вытягивания концентрация примеси в расплаве становится настолько высокой, что значение /(эфф уже не может более приниматься независимым от концентрации. [c.315]

Выращивание монокристаллов из вещества некоторого определенного исходного состава в незамкнутой системе, находящейся почти целиком в зоне постоянной температуры. Контейнерные схемы выращивания кристаллов. Очень распространены контейнерные схемы выращивания монокристаллов соединений переменного состава (рис. VI.50, Ъ). Кристалл 81С и т. п. растет внутри камеры, стенки которой состоят из вещества монокристалла. В камеру помещается монокристаллическая затравка или она сама образуется нри медленном перемещении паров и несколько менее нагретым точкам. При этом разность температур зоны испарения и зоны роста может составлять всего несколько градусов. Образование холодных точек в таких случаях определяется расположением экранов, конструкцией нагревателей и т. п. Впуском (допустим, при выращивании карбида кремния) газов (например, азота) или паров (например, бора) можно осуществлять легирование монокристаллов одновременно с их ростом. В советских работах по получению карбида кремния этим путем, напри-лгер в [87], [88], [89], были получены интересные результаты благодаря тщательному установлению точного аппаратурного режима и созданию надежного оборудования, которое, как видно из рис. VI.50, Ъ, достаточно сложно подробное описание см. в оригинальных работах. [c.454]

Однако сохранять лишь постоянство температуры недостаточно. Необходимо, чтобы постоянным был и состав пара, из которого растут кристаллы. В проточных системах с газом-носителем это условие обычно выполняется, а в замкнутых вариантах с исходной легированной шихтой не выполняется, поскольку при нагревании состав шихты изменяется во времени из-за различия в давлениях пара основного материала и лигатуры. Указанная трудность преодолевается при одновременном и полном испарении небольшой порции исходного материала. Для того чтобы добиться постоянства температуры и состава пара, трубку с поликристаллическим материалом перемещают относительно печи таким образом, чтобы количество поликристаллического материала, поступающего в горячую зону, соответствовало количеству монокри-сталлического вещества, выходящего из нее. Метод аналогичен зонной плавке, но вместо расплавленной зоны здесь имеется паровая называется метод зонной сублимацией [109]. Его применяли для выращивания легированных кристаллов сульфида и селенида кадмия, сульфида, селенида и теллурида цинка [109—111], а также твердых растворов (Zn, d)S и Zn(Se, Те) [110]. Зонная сублимация напоминает метод выращивания кристаллов из паровой фазы, предложенный Пизарелло [102]. Очевидно, зонную сублимацию можно использовать, когда давление пара лигатуры достаточно для того, чтобы она могла испариться одновременно с основным материалом. В противном случае примесь остается в зоне испарения, что приводит к очистке (зонная очистка через паровую фазу, см. разд. 1.1.3). [c.31]

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]

Все, что было сказано ранее о выращивании легированных кристаллов, справедливо и для выращивания кристаллов более концентрированных твердых растворов. Следовательно, при приготовлегши гомогенных твердых растворов для устранения сегрегации применяют зонное выравнивание, метод [c.44]

Теперь рассмотрим полное равновесие между кристаллом и жидкой фазой для случая, когда в равновесии участвуют примесные атомы двух типов. Возьмем конкретный пример выращивание кристалла германия, легированного галлием и сурьмой, из расплава, в котором имеется СаЗЬ. Этот процесс был изучен Мак-Калдином и Уиттри [28] . [c.299]

Серьезным дополнительным источником неоднородности распределения примесей в объеме монокристалла и его дефектности являются примесные субструктуры типа ячеистой, а также включения второй фазы. Наибольшую роль такого рода неоднородности играют при выращивании сильно легированных кристаллов элементарных веществ и соединений, а также сплавов. Именно последние и явились объектами ранних исследований закономерностей образования примесных субструктур, однако исследования выполнялись, как правило, при вы-раищвании поликристаллических слитков. В последние годы такого рода исследования интенсивно проводятся и на монокристаллах, в первую очередь сильно легированных полупроводников. [c.97]

Подобные структуры подробно описал и исследовал Фишер [78]. В качестве исходного материала он использовал селенид цинка, полученный выращиванием из паровой фазы или из расплава под давлением паров цинка. Высокая проводимость п-типа ZuSe достигалась путем легирования алюминием. Незначительная проводимость р-типа ZnSe была получена при легировании монокристаллов селенида цинка серебром if прокаливанием их в парах селена [79]. Если к кристаллу прикладывались контакты из In-Ga-сплава (без прогрева), то получались диоды с незначительным вы- [c.46]