СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ Советский патент 1970 года по МПК C30B11/02 

Изобретение относится преимущественно к области выращивания из расплава монокристаллов полупроводниковых материалов.

Известен способ выращивания монокристаллов направленной кристаллизацией расплава в трубчатом контейнере, установленном горизонтально или под углом к горизонту и вращающемся вокруг продольной оси. Монокристалл, выращиваемый из расплава, занимающего часть объема контейнера, повторяет форму внутренней полости контейнера, в связи с чем он имеет повышенную плотность дислокаций.

По предлагаемому способу кристаллизацию осуществляют при начальном осевом градиенте температуры в твердой фазе не менее 100°С на 1 СЛ1 и перегреве расплава до температуры не менее, чем на 100° С, нревышающей температуру плавления кристаллизуемого материала.

Скорость вращения контейнера поддерживают в пределах 300-400 об/мин. Это отличие устраняет контакт расплава у фронта кристаллизации со стенками контейнера, вследствие чего монокристалл растет в свободных условиях и имеет меньшую плотность дислокаций.

Исходный материал загружают в трубчатый контейнер 1 из графита или кварца в количестве, при котором расплав загруженного материала занимает 40-70% объема внутренней полости контейнера. Контейнер устанавливают под углом О-5° к горизонту и вращают со скоростью 300-400 об/мин. Выращивание производят на затравку 2, плотно входящую в полость контейнера. Расплав перегревают до телшературы не менее че.м на 100° С выше температуры плавления кристал.лизуемого материала. Затравку принудительно охлаждают для создания в твердой фазе начального осевого градиента температуры не менее 100°С на 1 см. В этих условиях происходит расслоение расплава по длине контейнера на а-расплав, примыкающий к затравке, и р-расплав. а-расплав более вязкий и плохо смачивает стенки контейнера. В связи с этим монокристалл, кристаллизующийся из а-расплава, растет в свободном состоянии и имеет диаметр несколько меньше внутреннего диаметра контейнера. По данному способу в контейнере с внутренним диаметром 16 мм получают монокристаллы германия, имеющие плотность дислокаций (исключая последние 20 MAI) lQ- -10 слг, длиной 140-150 мм. Расслоение расплава германия происходит при температуре (3-расплава 1200° С и осевом градиенте температуры в затравке 200° С на 1 см.

Предмет изобретения

1. Способ выращивания монокристаллов, например полупроводников, направленной кристаллизацией расплава в трубчатом контейнере, установленном под углом к горизонту не более 5°, с частичным заполнением полости контейнера расплавом исходного материала и вращением контейнера вокруг продольной оси, отличающийся тем, что, с целью устранения контакта расплава со стенками контейнера у фронта кристаллизации, кристаллизацию осуществляют при начальном осевом градиенте температуры в твердой фазе не менее 100° на 1 см, причем расплав перегревают до температуры не менее, чем на 100° С, превышающей температуру плавления кристаллизуемого материала.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что,, с целью улучшения условий перемешивания

расплава, скорость вращения контейнера поддерживают в пределах 300-400 об/мин.

/ I / /

--е