Презентация на тему Методы выращивания монокристаллов кремния. Сравнение. Сферы применения монокристаллов, выращенных различными методами.

представлена в виде двух взаимопроникающих гранецентрированных решеток. Параметр решетки

- 0.54 нм, кратчайшее расстояние между атомами - 0.23 нм. Легирующие атомы замещают атомы кремния, занимая их место в кристаллической решетке. Основными легирующими атомами являются фосфор (5ти валентный донор замещения) и бор (3-х валентный акцептор замещения). Их концентрация обычно не превышает 10-8 атомных процента.

из следующих этапов:
1. получение технического кремния;
2. превращение кремния в

легколетучее соединение, которое после очистки может быть легко восстановлено;
3. очистка и восстановление соединения, получение кремния в виде поликристаллических стержней;
4. конечная очистка кремния методом кристаллизации;
5. выращивание легированных монокристаллов

в росте монокристалла за счет перехода атомов из жидкой

или газообразной фазы вещества в твердую фазу на их границе раздела.
Скорость роста V определяется числом мест на поверхности растущего кристалла для присоединения атомов, поступающих из жидкой фазы, и особенностями переноса на границе раздела.
Тигель - кварцевый
Атмосфера роста – инертная (аргона при разрежении ~104 Па.)
Направление вращения тигля – противоположное вращению монокристалла

монокристалла расплавляется для устранения в нем участков с повышенной

плотностью механических напряжений и дефектами. Затем происходит постепенное вытягивание монокристалла из расплава.

Круглый затравочный кристалл кремния с фрагментом начала оттяжки

Для получения монокристаллов кремния методом Чохральского разработано и широко используется высокопроизводительное автоматизированное оборудование, обеспечивающее воспроизводимое получение бездислокационных монокристаллов диаметром до 200— 300 мм. С увеличением загрузки и диаметра кристаллов стоимость их получения уменьшается.

незначительным за счет высокой стоимости кварцевого тигля и уменьшения

скорости выращивания кристаллов из-за трудностей отвода скрытой теплоты кристаллизации
С целью дальнейшего повышения производительности процесса и для уменьшения объема расплава, из которого производится выращивание кристаллов, интенсивное развитие получили установки полунепрерывного выращивания.
Производится дополнительная или периодическаязагрузка кремния

удельным сопротивлением проводят соответствующее легирование исходного поликристаллического кремния или

расплава. В загружаемый поликремний вводят соответствующие элементы (Р, В, As, Sb и др.) или их сплавы с кремнием, что повышает точность легирования.

и диэлектриков.
Выращивание кристаллов кремния методом бестигельной зонной плавки (БЗП)

осуществляют на основе одновиткового индуктора (типа «игольного ушка»), внутренний диаметр которого меньше диаметра исходного поликристаллического стержня и кристалла.

больше, чем по методу Чохральского, благодаря более высоким градиентам

температуры.
А диаметр кристаллов кремния доведен до 150 мм (что уступает кристаллам, выращенным методом Чохральского)
Легирование проводят из газовой фазы путем введения в газ-носитель (аргон) газообразных соединений легирующих примесей.

являются кислород, углерод, азот, быстродиффундирующие примеси тяжелых металлов.
Концентрация кислорода

в кристаллах, получаемых методом БЗП, обычно составляет 2·1015 — 2·1016 см-3.
Углерод в кремнии является одной из наиболее вредных фоновых примесей
Содержание углерода в кристаллах, получаемых по методу Чохральского и БЗП, составляет 5·1016 — 5*1017 см -3

- 50 см и длиной до 3 метров. Для

получения из него кремниевых пластин заданной ориентации и толщиной в несколько десятых миллиметра производят следующие технологические операции.
1. Механическая обработка слитка:  - отделение затравочной и хвостовой части слитка;  - обдирка боковой поверхности до нужной толщины;  - шлифовка одного или нескольких базовых срезов (для облегчения дальнейшей ориентации в технологических установках и для определения кристаллографической ориентации);  - резка алмазными пилами слитка на пластины: (100) - точно по плоскости (111) - с разориентацией на несколько градусов.  2. Травление. На абразивном материале SiC или Al2O3 удаляются повреждения высотой более 10 мкм. Затем в смеси плавиковой, азотной и уксусной кислот, приготовленной в пропорции 1:4:3, или раствора щелочей натрия производится травление поверхности Si.  3. Полирование - получение зеркально гладкой поверхности. Используют смесь полирующей суспензии (коллоидный раствор частиц SiO2 размером 10 нм) с водой.

пластину диаметром 15 - 40 см, толщиной 0.5 -

0.65 мм с одной зеркальной поверхностью. Вид пластин с различной ориентацией поверхности и типом

в положении замещения, атомы примеси в междоузльи)
Линейные дефекты (краевая

дислокация, винтовая дислокация)
Поверхностные дефекты (границы зерен монокристаллов, двойниковые границы, объемные дефекты в кремнии)
При росте кристаллов кремния с очень низкой плотностью дислокаций возникают микродефекты. 
Дефекты кристаллов кремния, выращенными вышепредставленными методами, в большинстве своем являются бездислокационными