Способ получения слитка полупроводника с множеством границ наклона @ Советский патент 1984 года по МПК C30B15/36 

Изобретение относится к области выращивания кристаллов, а именно к способам получения слитков полупроводников. Например германия или кремния, с заданными плоскими грани цами. . Известен способ получения слитко полупроводников с одной границей наклона (hko} , основанный на метод вытягивания по Чохральскому при использовании двух затравок 001, ра граниченных симметрично по любой из сторон молибденовым клином. После вытягивания из расплава на таких затравках формируется бикристалл с неплоской границей, значительно отклоненной от задаваемого кристаллографического направления 1. Недостатком указанного способа является невозможность получения слитков -со строго, заданной гранидай, что затрудняет практическое использование бикристаллов, Известен также способ получения слитков с одной контролируемой границей по методу Чохральского, включающий в себя вытягивание слитка из расплава на двойную затравку, состы кованную из двух затравок с паралел ными осями tool и соприкасающихся по заданным кристаллографическим плоскостям () и (.hfto) 2. Недостатком этого способа является то, что слиток содержит лиыь одну границу заданного строения. Наиболее близким по технической сущности к изобретениюявляется способ получения слитка полупроводника с множеством границ наклона Kko , заключающийся в приготовлении затравок в виде прямых параллелепипедов с осями OOlj и двумя типами боковых поверхностей () и (hko| , состыковке отдельных затравок в единый блок при чередовании в одном направлении затравок двух типов, креплении затравок в держателе и вытягивании из расплава на состыкованной затравке сростка с множеством;параллельных границ 3. Недостатком известного способа является то, что слиток содержит одну систему параллельных между собой границ заданного строения, чи ло границ в одном слитке сравнитель но невелико. Целью изобретения является увели чение числа границ в слитке и созда ние системы пересекающихся границ. Поставленная цель достигается тем, что согласно получения слитка полупроводника с множеством границ наклона , заключающемуся в приготовлении затравок в виде прямоугольных параллелепипедов с осями OOIJ и:двумя типаьш боковых поверхностей - (bko) и ,bko , состы ковке отдельных затравок в единый блок при чередовании затравок двух типов, креплении затравок S держателе и вытягивании из расплава на состыкованной затравке елитка, затравки одинакового размера состыковывают, чередуя затравки двух типов в двух взаимно перпендикулярных направлениях. При этом удается получить полу:проводниковый материал в виде матрицы с сеткой границ заданного строения. Положительный эффект достигается за счет использован ия всех возможностей кристаллографически эквивалентных поверхностей затравок. На фиг. 1 изображена схема относительного расположения затравок двух типов в исходном монокристалле; на фиг. 2 - схема состыковки затравок в единый блок. Способ осуществляют следующим образом. Из монокристалла или из разных монокристаллов вырезают два типа одинаковых пО размерам затравок 2 и 3 с боковыми гранями (bko) и (h)o) соответственно. Состыковывают затравки в единый блок, черед уя, в двух взаимно перпендикулярных направлениях затравки 2 и 3 с разными боковыми гранями. Блок затравок укрепляют в держателе, устанавливаемом в камере печи на штоке. В печь загружают исходный полупроводниковый материал, расплавляют его и приводят в Контакт с расплавом блок затравок. Регулируя температуру расплава, поднимают блок затравок, вытягивая из расплава слиток заданного размера. Слиток содержит заданные блоком затравОк границы, параллельные геометрической оси слитка. Пример 1. Для получения слитка германия готовили затравки в виде прямоугольных параллелепипедов размером 1-1,5-50 мм, с осями, совпадающими с кристаллографическим направлением 001. Бокбвые грани части затравок отвечают положению плоскости Ц60), другие затравки ограничены плоскостями, отвечающими положению (160). Складывали затравки в единый блок, одинаково располагая в пространстве широкие и узкие поверхности затраBOKi При этом чередовали два типа затравок в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Блок из 24 затравок закрепляли в держателе, а держатель на штоке печи. Загружали печь и расплавляли шихту. Вытягивали слиток диаметром 12 мм и длиной 120 мм со.скоростью 0,15 мм/мин. Слиток содержал 24 зерна, разделенных 38 границами, причем в центральНОЙ части слитка эти границы образовывали прямоугольную сетку.

Пример 2. Для получения слитка кремния готовили затравки двух типов в виде прямоугольных параллелепипедов с квадратным основанием размером Ы-бО мм с осями, совпадающими с кристаллографическим направлением 001. Боковые поверхности затравок первого типа отвечают положению плоскостей (160), а затравок второго типа - плоскостям U60 J. Складывали затравки чередуя два их типа в двух взаимно перпендикулярных направлениях и набирав единый блок из 81 затравок. Блок закрепляют в держателе, а держатель в штыке. Загружали печь, расплавляли шихту и приводили блок затравок в контакт с расплавом. Вытягивали слиток диаметром 20 мм и длиной 120 мм со скоростью 0,4 мм/мин. Слиток содержал две взаимно перпендикулярные системы границ f , образующих квадратную сетку.

Пример 3. Для получения слитка германия готовят затравки

боковых поверхностей (250) и(25о - в виде npnrviux квадратных параллелепипедов с основанием размером 1,5-1,5-50 ии с осямиЧоО. Складывают затравки, чередуя два из типа в двух взаимно перпендикулярных направлениях и набирают блок из 81 затравки. Затравки закрепляют в держателе, устанавливают в печи и вытягивают на блок затравок слиток

0 длиной 100 мм со скоростью . 0,15 мм/мин. Получен слиток диаметром 20 мм с двумя взаимно перпендикулярными системами границ. В центральной части слитка эти грани5цы Образуют квадратную сетку.

Экспериментальные данные показали, что предложенный способ по крайней мере в два раза повысил число границ наклона типа (ь1,о в вытяги0ваекых слитках. Способ позволяет получить полупроводниковый материал представляняций собой матрицу с сеткой границ заданного строения, представляквдий интерес для полупроводникового приборостроения.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛИТКА ПОЛУПРОВОДНИКА С МНОЖЕСТВОМ ГРАНИЦ НАКЛОНА hko / заключающийся в приготовлении затравок в виде прямоугольных параллелепипедов с осями двумя типами боковых поверхностей и ) , состыковке их в единый блок при чередовании затравок двух типов, креплении затравок в держателе и вытягивании из расплава на состыкованной затравке слитка, отличающийся тем, что, с целью увеличения числа границ в слитке и создания системы пересекающихся взаимно перпендикулярных границ, затравки одинакового размера состыковывают, чередуя i затравки двух типов в двух взаимно (Л перпендикулярных направлениях. сю;