Монокристаллов тугоплавких

Основными методами получения монокристаллов полупроводников являются: выращивание из расплава, метод зонной перекристаллизации и выращивание из газообразной фазы. В ряде случаев применяют метод выращивания из раствора и другие методы.

В последнее время промышленностью выпускаются также тензопреобразователи из монокристаллов полупроводников—кремния, германия, арсенида галлия и др. Ценным свойством таких тензопреобразователей является большое значение

Глава 4. Технология объемных монокристаллов полупроводников................. 87

Основные проблемы, возникающие при получении объемных монокристаллов полупроводников, связаны с сохранением чистоты исходного поликристаллического материала, получением монокристаллов оптимального диаметра и максимальной массы, обеспечивающих минимальную себестоимость готовой продукции, получением монокристаллов, обладающих максимально однородным распределением свойств по объему и с максимально совершенной структурой. Объемные монокристаллы должны обладать термостабильностью, обеспечивающей сохранение первоначальных их электрофизических свойств после термообработки изготовленных из нее подложек, которыми они будут подвергаться в процессах изготовления приборов. Для повышения выхода годных подложек, изготовляемых из объемных монокристаллов, последние должны иметь минимальный уровень термоупругих напряжений.

Процессы направленной кристаллизации лежат в основе большого числа разнообразных методов синтеза, очистки и выращивания монокристаллов полупроводников, которые могут быть проведены как раздельно, так и в ходе одного процесса. Последний вариант является предпочтительным, так как перегрузка материала из одного аппарата, реактора или контейнера в другие существенно понижает его чистоту.

Наиболее распространен в технологии полупроводниковых материалов метод выращивания монокристаллов Чох-ральского. Этим методом получают подавляющее большинство монокристаллов наиболее распространенных полупроводников. Для выращивания монокристаллов полупроводниковых соединений, содержащих в своем составе легколетучие компоненты, метод Чохральского используют в варианте так называемого метода жидкостной герметизации расплава, предложенного советским ученым В. Н. Масло-вым7. В этом методе кристаллизуемый расплав находится

4.9. Параллельная нарезка на поверхности монокристаллов полупроводников:

4.10. Винтовая нарезка на поверхности монокристаллов полупроводников:

Лигатуры представляют собой сильно легированные примесью полупроводники в форме монокристаллов или поликристаллов. Иногда в качестве лигатур используют химические соединения легирующей примеси с элементарным полупроводником (например, фосфид кремния SiP в случае легирования кремния фосфором) или компонентом полупроводникового соединения (например, сульфид галлия GaS в случае легирования фосфида галлия серой). В общем случае монокристаллическую лигатуру, концентрация легирующей примеси в которой не превышает 1020 атом/см3, применяют для получения слабо легированных, а поликристаллическую для получения сильно легированных монокристаллов полупроводников.

Помимо первичного (еще не употреблявшегося) поликристаллического материала, значительную долю в сырье, используемом в массовом производстве монокристаллов полупроводников, составляют так называемые обороты ( 4.20). В их число входят брак монокристаллов по геометрическим размерам, электрическим и структурным параметрам, а также остатки расплава в тигле или последней зоне. Полное использование оборотов, образующихся в производстве монокристаллов полупроводников, является необходимым условием снижения удельного расхода сырья на единицу готовой продукции и, как следствие этого, ее себестоимости. Выход готовой продукции от загрузки (q, %) представляет собой отношение массы прошедшей через ОТК предприятия готовой продукции, полученной в одном или нескольких процессах Мг.п к количеству использованного в этих процессах первичного и вторичного сырья Мс:

Знание относительного количества выводимых из производства частей монокристалла Q и готовой продукции q позволяет рассчитать такой важный технико-экономический показатель производства монокристаллов полупроводников, как удельный расход первичного полупроводникового материала на производство единицы готовой продукции. Для и-ного процесса выращивания монокристалла теоретический удельный расход первичного материала R, кг/кг, выражается уравнением

Преимущества плавки в холодных тиглях особенно важны при выращивании монокристаллов тугоплавких материалов, в частности окислов, при плавке которых затруднительно подобрать тигельный материал, не загрязняющий расплав. Выращивание кристаллов из расплава предъявляет особые требования к конструкции тиглей и к условиям проведения процесса плавки.

В настоящее время известны три группы методов выращивания монокристаллов тугоплавких металлов, их сплавов и соединений [21, 25, 125, 126]. Их можно классифицировать в соответствии с агрегатным состоянием вещества, из которого формируется монокристалл: а) выращивание монокристаллов из газовой фазы; б) выращивание монокристаллов в твердой фазе в результате деформации и рекристаллизации; в) выращивание монокристаллов из расплава.

4.2. Принципиальная схема плазменно-дуговой плавки для выращивания крупных монокристаллов тугоплавких металлов:

9. Беломытцев Ю. С., Капустин В. Д., Саратовский Л. Н. Исследование влияния температуры на механические свойства монокристаллов молибдена после зонной плавки, деформации и отжига. — В кн.: Структура и свойства монокристаллов тугоплавких металлов. • М., «Наука», 1973. с. 158.

26. Высокотемпературная ползучесть монокристаллов тугоплавких металлов. В кн.: Структура и свойства монокристаллов тугоплавких металлов. М., «Наука», 1973, с. 139. Авт.: Савицкий Е. М., Иванова В. С., Шны-рев Г. Д. и др.

40. Дубовицкая Н. В., Лариков Л. Н., Яковенко Ю. Д. Исследование изменений дислокационной субструктуры монокристалла молибдена при чередовании деформации и отжига. — В кн.: Структура и свойства монокристаллов тугоплавких металлов. М., «Наука», 1973, с. 167.

49. Засимчук Е. Э., Кривенюк Б. В., Жолудь В. В. Механизм процессов деформации и разупрочнения при ползучести монокристаллов молибдена.— В кн.: Структура и свойства монокристаллов тугоплавких металлов. М., «Наука», 1973, с, 133.

66. Ковтун Г. П., Макаров В. И. Распределение примесей в монокристаллах молибдена высокой чистоты. — В кн.: Выращивание монокристаллов тугоплавких и редких металлов. М., «Наука», 1973, с. 85.

73. Кралина А. А., Есин В. О., Желтикова Т. В. Влияние ориентации к» характер субструктуры монокристаллов молибдена. — В кн.: Выращивание монокристаллов тугоплавких и редких металлов. М., «Наука», 1973, с. 110.

82. Михайлов С. М., Чеченцев В. Н., Шмаков А. М. Опыт получения беспористых монокристаллов молибдена увеличенного диаметра. — В кн.: Выращивание монокристаллов тугоплавких и редких металлов. М.,, «Наука», 1973, с. 65.

102. Получение, структура и механические свойства крупных монокристаллов молибдена. — В сб.: Структура и свойства монокристаллов тугоплавких металлов. М., «Наука», 1973, с. 5. Авт.:-Савицкий Е. М., Бурханов Г. С., Раскатов Н. Н, и др.

161. Электронно-лучевая сварка монокристаллов тугоплавких металлов.—• В кн.: Выращивание монокристаллов тугоплавких и редких металлов. М., «Наука», 1973, с. 68. Авт.: Ольшанский Н. А., Шубин Ф. В., Ка-кабадзе А. К. и др.