 |
|
Технологічні умови вирощування германію методом Чохрайського
Найдосконаліш монокристали германію отримані витягуванням за методом Чохральського з тигля, в якому знаходиться розплав за температури, близької до температури кристалізації германію (1210 К). На рис. 2.1 зображена схема установки для витягування монокристалів германію.
Рис. 1.9 Схема установки росту гсрманія методом Чохральського
1 - Тримач затравки
2 - Монокристалічна затравка
3 - Перетяжка
4 - Манокристал заданого діаметра
5 - Розплав
6 - Тигель
7 - Підставка для тигля
8 - Harpівник
Процес витягування монокристалів ізрозплаву эзодиться до наступного. Орієнтована монокристалічна затравка (напрямок росту збігається з напрямком <111>) опускається зверху в розплав, який знаходиться в графітовому тилі. Монокристали, з яких вирізаються затравки, не повинні мати високу концентрацію дислокацій, малокутових границь i скупчень дислокацій, а питомнй onip затравки не повинен бути нижче питомого опору кристала, що витягусться. Перед загрузкою германій травлять в 10%-му розчині перекису водню для очистки від забруднень i оксидної плівки. Вакуумннй ковпак установки опускається й проводиться викачка до тиску менше 103 мм.рт.ст., після чого робочу камеру заловить аргоном. Після розплавлення германію вмикається обертання тигля, швидкість обертання зазвичай знаходиться в межах 6-18 об/хв., швидкість підйому затравки 1-2 мм/хв. До вирошування монокристалу затравка опускається в розплав на 1-2 мм., підплавлюється i після встановлення режиму кристалізації вмикається механізм підйому затравки. Температура, розплаву підтримується дещо вищою за температуру плавления, що приводить до підплавлення нижньої частини затравки, шо дотикається до розплаву. Зниження температури розплаву i пщняття затравки призводять до росту з розплаву монокристала, причому кристал "виводиться на діаметр" i надалі температурний режим повинен забезпечувати piст кристала сталого діаметра. Переріз затравки становить 1-2 мм2, а переріз монокристала германію приблизно 1000 мм2 (діаметр 30-35 мм2). Після плавного виведення кристала на необхідний діаметр відбувається процес росту монокристала сталого діаметра. На прикінці процесу діаметр злитка плавно зменшуеться, кристал відривається від розплаву i піднімається на висоту 20-30 мм над розплавом.
За характером розподілу домішок процес витягування з розплаву цілком аналогічний процесу напрямленої кристалізації. Основна частина домішок (К <1) концентрується в нижній частині монокристала. Велике значения для отримання piвномірного розподілу домішок по довжині кристала з досконалою структурою має форма фронту кристалізації - поверхні розділу між розплавом i кристалом, що росте. Як опуклий, так i увігнутий фронт кристалізації в значній мірі погіршують структуру кристала.
Намагаються створити теплові режими, ям забезпечують плоский фронт кристалізації. Це досягаеться регулюванням положения тигля в нагрівнику, екрануванням нагрівника, зміною швидкості росту кристала i швидкості відводу теплота через затравку.