Монокристаллы вытягивание

Рис. 205. Вытягивание монокристалла кремния (германия) по методу Чохральского

Рис. 52. Монокристалл кремния, полученный вытягиванием из расплава.

Получение монокристаллов вытягиванием из расплава по методу Чохральского обеспечивает контролируемое содержание примесей по длине кристалла и сохранение совершенной кристаллической структуры. Схематически процесс вытягивания монокристалла показан на рис. 65. [c.174]

Важнейшим практическим применением нормальной направленной кристаллизации является производство монокристаллов. Для выращивания монокристаллов используется много методов. Например, для получения монокристаллов методом Бриджмена используют прибор, схематически изображенный на рис. 28. Схема вытягивания монокристалла по методу Чохральского представлена на рис. 30. В этом методе затравка кристаллического вещества в виде небольшого монокристалла вносится [c.118]

Для получения многих чистых металлов применяется разложение карбонилов Ре(С0)5, N1(00)4 и др. (см. гл. XII, 7, п. б ), реакции вытеснения металлов и неметаллов из их соединений другими металлами при повышенной температуре (например, получение циркония и титана магнийтермическим методом или монокристаллов кремния с использованием транспортной реакции, описанной в гл. I, 23). Ниже рассматривается использование транспортных реакций для получения монокристаллов полупроводниковых соединений, а также два основных метода очистки и получения монокристаллов вытягиванием из расплавов и зонной плавкой. [c.259]

Окончательная очистка полупроводникового кремния происходит при вытягивании монокристаллов Si из его расплава. [c.368]

Рис. 2.5. Схема установки для выращивал ия монокристаллов вытягиванием из расплава.

Для выращивания монокристаллов используют различные технические приемы (выращивание по методу Чохральского, Вернейля и др.), сущность которых состоит в направленной кристаллизации вещества из расплава или раствора-расплава. При использовании, например, метода Чохральского направленная кристаллизация происходит при вытягивании затвердевающего монокристаллического блока с контролируемой скоростью из расплава, находящегося в тигле. [c.58]

Зонную плавку этих соединений, как и выращивание их монокристаллов вытягиванием по Чохральскому, чтобы они не диссоциировали, следует проводить под давлением паров летучего компонента. Давление создают так же, как описано выше либо регулированием температуры печи, либо количеством загружаемого летучего компонента. Схема зонной плавки по двухзонному и трехзонному методам показана на рис. 56, б. В обоих случаях температура второй зоны должна быть выше температуры конденсации паров летучего компонента. [c.271]

Зачастую редкие металлы должны удовлетворять весьма жестким требованиям в отнощении чистоты, например содержание примесей до 10- —10"- %. В этих случаях для очистки металлов многократно получают монокристаллы вытягиванием в вакууме или применяют зонную плавку (стр. 198). [c.188]

Автор работы [83] утверждает, что получение монокристаллов вытягиванием осуществляется аналогично вытягиванию стекла. Анализ явлений, возникающих при вытягивании, обнаруживает [c.24]

ЧИСТОЕ ВЕЩЕСТВО - простые вещества или соединения, жидкости, сплавы, смеси, содержащие примеси в таком количестве, которое не влияет на характерные свойства основного вещества. Предельное содержание примесей определяется свойствами, получением или использованием веществ и, как правило, составляет доли процента, даже меньше. Современная наука и техника предъявляют очень высокие требования к чистоте вещества. Например, в полупроводниках на сто миллионов атомов германия допускается лишь один атом примеси другого элемента (напр., бора). Ч. в. получают специальными методами зонной плавкой, вытягиванием монокристаллов и др. Определение Ч. в. отличается от определения чистоты реактивов химических. [c.286]

Получение монокристаллов уже освобождает вещества от примесей, которые остаются в жидкой фазе, понижая ее температуру плавления. Монокристаллы получают по методу Чохральского наращиванием из расплава на внесенную туда затравку — монокристалл— и постепенным вытягиванием стержня монокристалла. Схема этого процесса приведена на рис. 205. Однако полученный монокристалл может содержать некоторое количество примесей в состоянии твердого раствора. [c.434]

Геометрические размеры и качество кристалла существенно зависят от скорости выращивания и температуры. Обычно скорость вытягивания кристалла составляет 0,1—2 мм/мин. Увеличение температуры приводит к сокращению фронта кристаллизации и уменьшению диаметра растущего кристалла, вплоть до полного отрыва его от расплава, а уменьшение температуры— к увеличению диаметра монокристалла и скорости выращивания. Однако при высокой скорости выращивания кристалла увеличивается количество захваченных примесей. [c.58]

Германий особой чистоты, пригодный для использования в полупроводниковых приборах, получают специальными методами. Сначала германий подвергают фракционной перекристаллизации, при которой используются различия в растворимости примесей в твердой и жидкой фазах и малая скорость диффузии в твердой фазе. Затем вытягиванием из расплава полученных слитков чистейшего германия изготовляют монокристаллы. В процессе образования монокристаллов в германий вводят строго определенные дозы примесей для придания ему нужного вида проводимости (электронной или дырочной) и определенного значения удельной электропроводности. [c.206]

Рассмотрим еще метод вытягивания монокристаллов из расплава, предложенный в 1918 г. [c.265]

Для очистки и получения монокристаллов пользуются либо методом направленной кристаллизации в лодочке непосредственно после синтеза, как это описано выше, либо вытягиванием из расплава по Чохральскому, либо, наконец, бестигельной зонной плавкой. [c.273]

Монокристаллы, обладающие заданной кристаллографической ориентацией, получают по методу вытягивания. На рис. 57 приведена схема одного из типов применяемых для этой цели установок. В ней весь процесс вытягивания происходит в запаянной кварцевой ампуле. Шток с затравкой перемещается магнитным приводом 1127]. В таких установках получаются наиболее высококачественные кристаллы. Но удобнее в работе и более производительны разборные установки. В приборах с шприцевым уплотнением шток с затравкой соединен с кварцевым поршнем, хорошо пришлифованным к внутренним стенкам камеры, в которой происходит выращивание. В другом типе разборных установок для противодействия диффузии паров мышьяка через затвор создается внешнее давление инертного газа (аргона), что сводит потери мышьяка к минимуму (2—4 г за процесс). Нужное давление паров мышьяка в этих установках поддерживается двух- или трехзонным методом. [c.273]

В аппарате для вытягивания монокристаллов (по Чохральскому), широко применяемом в редкометаллической промышленности (см. рис. 2), графитовый разрезной нагреватель 2, являющийся телом сопротивления и по форме хорошо соответствующий чаше 1, содержащей расплав, энергично передает тепло стенкам чаши 1. От этих стенок тепло к расплаву поступает, как предполагалось, только в результате конвекции. [c.123]

Более простой способ получения монокристаллов — выращивание из-под слоя [130] расплавленного борного ангидрида толщиной 10 мм. Флюс прозрачен и позволяет вести наблюдение за процессом роста. Чтобы не прорвались пары мышьяка через слой флюса, в камере поддерживается давление инертного газа 1,5 атм. В этом случае можно использовать обычные установки для вытягивания, применяемые для получения монокристаллов германия (см. И том). [c.273]

Получать его монокристаллы можно зонной плавкой, направленной кристаллизацией, вытягиванием из расплава по Чохральскому. Всюду надо создавать соответствующее давление паров мышьяка. [c.324]

При очистке методом вытягивания (см. рис. 55, в), в расплавленное вещество опускают затравку (из того же вещества), которая затем медленно поднимается, увлекая за собой кристаллизующийся слиток. Если в качестве затравки применить монокристалл, то таким путем можно получить монокристаллический слиток (метод вытягивания монокристаллов [c.201]

Рис. 61. Схема установки для получения монокристаллов германия вытягиванием из расплава

Для улучшения очистки нужно максимально приблизить величину эффективного коэффициента к равновесному. Для этого по возможности уменьшают скорость кристаллизации (скорость движения зоны или скорость вытягивания) и усиливают перемешивание расплава, из-за чего уменьшается толщина диффузионного слоя. В реальных условиях на процессе отделения какой-либо примеси оказывают влияние другие компоненты. При выращивании монокристаллов наблюдается зависимость коэффициента распределения от кристаллографического направления. Подробнее кристаллофизические методы разобраны в [106—109]. [c.202]

Чтобы достичь максимальной однородности поверхности, проводят измерения на монокристаллах. Монокристаллы в виде тонкой проволочки получают вытягиванием из расплава. Приспособление для вытягивания монокристаллов показано на рис. 81. Монокристаллы вытягивают из находящегося при температуре плавления [c.192]

Рис. 81. Приспособление для вытягивания монокристалла

Освещены воаросы тепло- и массообмена в процессах получения монокристаллов вытягиванием из расплава. Приведены основные уравнения процесса и их анализ на базе теории подобия. Большое внимание уделено вопросам кинетики расплава. Рассматривается влияние сил поверхностного натяжения на геометрию новерхности раздела фаз и дефекты структуры слитка. Освещены результаты экспериментального и аналитического исследований тепловых полей в монокристаллах. Рассмотрены задачи диффузии легирующих примесей в твердой фазе кристалла. Приведены результаты экспериментальных работ, связанных с выращиванием монокристаллов германия с равномерными свойствами по сечению слитка, получением бездислокационных и с малой плотностью дислокаций монокристаллов. [c.2]

Установка для вытягивания монокристаллов германия [c.3]

При получении полупроводниковых монокристаллов методом вытягивания по Чохральскому, например моно- [c.4]

Произ-во изделий с особыми св-вами и высоким качеством осуществляют методами порошковой М., что позволяет достигать более высоких технико-экономич. показателей по сравнению с традиц. способами. Для получения высокочнстых металлов и полупроводниковых материалов применяют зонную плавку, выращивание монокристаллов вытягиванием из расплавов и др. способы. Осн. направление техн. прогресса в области получения отливок из расплавл. [c.51]

По способам практического осуществления группа кристаллизационных методов весьма обширна нормальная направленная кристаллизация (метод Бриджмена), вытягивание из расплава (метод Чохраль-ского), зонная перекристаллизация или плавка (метод Пфанна), метод Вернейля и т. п. Однако метод Вернейля принципиально аналогичен методу зонной плавки, а методы Бриджмена и Чохральского описываются единой теорией. Поэтому рассмотрим лишь два основных метода кристаллизационной очистки и выращивания монокристаллов вытягивание из расплава и зонную плавку. [c.69]

Проводят также термическое разложение BjHe и ВЬ (разложение В1з осущестЕ ляют в транспортной реакции, аналогично тому, как это делают при получении чистого циркония (см. разд. 8.2). Бор высокой чистоты получают также вытягиванием монокристаллов из его расплава. [c.327]

Оптические кристаллы (КРС-5, КРС-6) изготавливают также из расплава галоидных солей таллия, но не л1етодом вытягивания, а постепенным охлаждением солевой смеси, залитой в контейнер специальной формы, перемещаемый сверху вниз в двухзонной электропечи (метод Стокбаргера), в результате чего в контейнере образуется фронт кристаллизации, постепенно перемещающийся снизу вверх, и вырастает монокристалл. [c.5]

Синтез монокристаллов методом вытягивания из расплава разработан Чохрольским. В расплав чистого кремния погружают конец кристаллографически ориентированного монокристалла кремния и затем медленно вытягивают из расплава до тех пор, пока не закристаллизуется весь расплав. Этим способом выращиваются монокристаллы длиной до 240 мм и диаметром 15—20 мм. [c.8]

Окончательную очистку полупроводникового кремния проиодят вытягиванием монокристаллов Si из его расплава. [c.376]

Кристаллы со структурой алмаза (германий, кремний, арсенид галлия и др.) как при естественном росте, так и прн искусственном выращивании стремятся принять октаэдрическую форму. Это стремление проявляется в том, что при выращивании кристаллов вытягиванием из расплава монокристалл растет не в форме правильного цилиндра с гладкой поверхностью, а имеет на ней более или менее широкие полосы, распределенные по периметру поперечного сечения строго в соответствии с ориентировкой. Если монокристалл ориентирован по осп роста параллельно направлению (III), то хорошо просматриваются три вертикальные полосы, расположенные сим-ме рично через 120°. При направлении роста (100) образуются четыре вертикальные полосы, расположенные на цилиндрической поверхности через 90°. Внешние признаки такого рода могут быть использованы при определении кристаллографической [c.59]

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]

Кремний кристаллизуется по типу алмаза [d(SiSi) = 2,35 А, а электронная плотность в середине связи 0,25 е/А ]. Его монокристаллы получают выращиванием в вакууме из расплава (путем медленного вытягивания соприкасающейся с поверхностью жидкости затравки). Таким путем удавалось выращивать монокристаллы диаметром 2,5 см и длиной 24 см. Подобные монокристаллы из очень чистого кремния с соответственно подобранными добавками (111 8 доп. 9) служат для изготовления различных г олупроводниковых устройств (выпрямителей переменного тока и др.). [c.587]

Для кремния применяется бестигельный способ выращивания из расплава по схеме рис. 85. По мере вытягивания монокристалла В из расплава поликристаллический материал А поднимается вверх к нагревателю В для пополнения расплава. Так можно получить монокристаллы до 2 сл в диаметре с малым числом дислокаций. По Чох-ральскому, можно получить слитки монокристаллического германия длиной больше 20 см и диаметром несколько сантиметров. Так получают [c.266]

Рассмотрим еще метод вытягивания монокристаллов из расплава, предложенный в 1918 г. Чохральским (рис. 84). Вещество в тигле 4 из кварца или специального графита расплавляют с помощью индукционного нагревателя 3. В расплав, нагретый немного выше температуры плавления вещества, загружают затравку в виде небольшого кристалла того же вещества 2. Для лучшего перемешивания расплава затравку вместе со штоком 1, к которому она прикреплена, приводят во вращение со скоростью от 2 до 100 об/мин. Когда затравка соприкасается с расплавом и немного оплавится, включают подъемный механизм. При вытягивании затравки на ней нарастает кристалл диаметром, зависящим от степени перегрева расплава, скорости подъема затравки и условий охлаждения твердой фазы. [c.328]

В недавнее время сталп разрабатываться математические модели процессов гидромехапшах и тепломассообмена при выращивании монокристаллов, относящиеся, в частности, к методам Чохральского (вытягивание из расплава с вращением) и бести-гельной плавке на основе уравнений Иавье — Стокса (см., папример, [82]), в которых интенсивность движения жидкой (газовой) среды сравнительно невелика. [c.255]

Лодочки — прямоугольные и круглые, как открытые, так и с крышкой, применяют для спекания твердых сплавов, плавки редких и полупроводниковых металлов в электрических печах в защитной атмосфере. Для их изготовления используют графит марок ГМЗ, МГ, МГ-1, ППГ. Для получения материалов для полупроводниковой и электронной техники наряду с графитами ГМЗ, МГ, МГ-1, ППГ используют более плотные марки графита ЗОПГ, МПГ-6, МПГ-8, ГТМ. После дополнительной очистки в среде активных газов при графитации из этих г рафитов чистотой классов ОСЧ-7-3 и ОСЧ-7-4 изготавливают различные конструкционные элементы технологического оборудования. Лодочки и тигли используют для восстановления диоксида германия, синтеза интерметалличе-ских соединений, зонной очистки и вытягивания монокристаллов [38]. Срок службы лодочек из графита марки ГМЗ-ОСЧ при восстановлении достигает 20000 ч, в течение которых она выдерживает до 500 операций, а при зонной плавке - 5000 ч. Графитовые нагреватели, пьедесталы, экраны и другие детали работают в установках для получения монокристаллов кремния, эпитаксиальных структур, карбида кремния и т.п. [38]. [c.253]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология