Выращивание монокристаллов вытягиванием из расплава, например по методу Чохральского: .управление или регулирование – C30B 15/20

Раздел C ХИМИЯ; МЕТАЛЛУРГИЯ
C30 Выращивание кристаллов
C30B Выращивание монокристаллов; направленная кристаллизация эвтектик или направленное расслаивание эвтектоидов; очистка материалов зонной плавкой; получение гомогенного поликристаллического материала с определенной структурой; монокристаллы или гомогенный поликристаллический материал с определенной структурой; последующая обработка монокристаллов или гомогенного поликристаллического материала с определенной структурой; устройства для вышеуказанных целей
C30B 15/00 Выращивание монокристаллов вытягиванием из расплава, например по методу Чохральского
C30B 15/20 .управление или регулирование

Патенты в данной категории

САПФИР С r-ПЛОСКОСТЬЮ, СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ

Изобретение относится к керамике, в частности к технологии производства монокристаллического сапфира. В одном из вариантов описан способ формирования монокристаллического сапфира с r-плоскостью, включающий следующие стадии: стадию, на которой приспособление с расплавом затравливают затравкой, имеющей ориентацию r-плоскости, практически параллельную продольной оси отверстия формообразователя и параллельную направлению выращивания кристалла; стадию, на которой кристаллизуют монокристаллический сапфир над формообразователем, причем монокристаллический сапфир имеет ориентацию r-оси, практически перпендикулярную основной поверхности сапфира; стадию, на которой монокристаллический сапфир пропускают через первую область, имеющую первый температурный градиент менее примерно 26°С/см; и последующую стадию, на которой сапфир пропускают через вторую область, имеющую второй температурный градиент менее примерно 6,4°С/см, причем первая область граничит с наконечником формообразователя и имеет длину менее примерно полдюйма, а вторая область граничит с первой областью. Изобретение обеспечивает получение монокристаллического материала, демонстрирующего отсутствие малоугловых границ. 10 н. и 15 з.п. ф-лы, 11 ил., 1 пр.

2448204
патент выдан:
опубликован: 20.04.2012
СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛА САПФИРА НА ЗАТРАВОЧНОМ КРИСТАЛЛЕ, ОСТАЮЩЕМСЯ В РАСПЛАВЕ, В АВТОМАТИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ

Изобретение относится к области автоматического выращивания высокотемпературных монокристаллов и может быть использовано для управления процессом выращивания в ростовых установках с весовым методом контроля. В блок констант автоматической системы управления технологическим процессом вводят технологические параметры: справочные, паспортные, и практические данные установки, процесса выращивания, обеспечивающие наилучшее качество монокристалла. Определен достаточный комплекс технологических параметров, начиная с дегазации шихты и гарнисажа, заканчивая охлаждением монокристалла, обеспечивающий постоянство скорости кристаллизации, повороты растущего монокристалла на заявляемые углы с заявляемыми паузами, а также расчет зависимостей, обеспечивающих тонкие частные механизмы компенсации отклонений веса растущего монокристалла от теоретического, применяемый впервые для обеспечения качественного автоматического управления. Параметры вводят в блоки констант, сравнения и вычислительные автоматической системы управления технологическим процессом. Подключают соответствующие автоматические системы и контролируют работу последних, используя программное обеспечение для визуализации процесса. Получают монокристалл совершенной структуры. 4 ил.

2423559
патент выдан:
опубликован: 10.07.2011
СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛА САПФИРА НА ЗАТРАВОЧНОМ КРИСТАЛЛЕ, ОСТАЮЩЕМСЯ В РАСПЛАВЕ В ПРОЦЕССЕ ВЫРАЩИВАНИЯ

Изобретение относится к технологии высокотемпературной кристаллизации диэлектрических материалов из расплава, например лейкосапфира. Способ основан на сравнении текущих параметров роста монокристаллов при постоянном весовом контроле и постоянной скорости кристаллизации с результатами периодических вычислений по математическим формулам, описывающим нелинейные процессы движения теплового поля и фронта кристаллизации в объеме тигля, последующем изменении технологических параметров процесса выращивания. Иллюстрируется комплексный график зависимостей от времени веса и скорости вытягивания растущего монокристалла при выращивании носовой зоны. Перед плавлением шихты проводят дегазацию шихты и гарнисажа в вакуумной камере. Изобретение позволяет получать монокристаллы особо крупного размера цилиндрической формы за счет устранения радиальной несимметрии температурного поля вблизи фронта кристаллизации и обеспечивает структурное совершенство монокристалла по всему объему за счет постоянства скорости кристаллизации. 6 ил.

2417277
патент выдан:
опубликован: 27.04.2011
СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ С ЗАДАННЫМ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ ПРИМЕСЕЙ ПО ЕГО ДЛИНЕ

Изобретение относится к технике получения монокристаллов полупроводниковых и диэлектрических соединений и их твердых растворов в виде слитка с заданным наперед распределением состава по длине слитка (концентрационно-профилированных слитков) и может найти применение в производстве монокристаллов. Способ включает вытягивание монокристалла 10 из расплава 13 с заданной концентрацией основных компонентов в тигле-реакторе 15, снабженном отверстием или отверстиями 14 и расположенном внутри основного тигля 1, и перемещение тигля-реактора 15 относительно основного тигля 1, управление скоростью их перемещения и изменением веса кристалла с помощью ЭВМ 3. При вытягивании кристалла 10 производят контроль состава основных компонентов расплава в тигле-реакторе 15 и основном тигле 1 путем сопоставления состава, соответствующего температуре, определяемой по показаниям термопары 11, подведенной к фронту кристаллизации растущего кристалла 10 и перемещающейся вместе с кристаллом 10 в тигле-реакторе 15, и состава расплава, соответствующего температуре, определяемой термопарой 11 в момент времени, которому соответствует резкий скачок в показаниях на кривой изменения веса кристалла сигнала датчика веса 7 растущего кристалла 10 в тигле-реакторе 15, с последующим сопоставлением состава расплава в тигле-реакторе 15 с теоретическим составом расплава по фазовой диаграмме состояния основных компонентов, если определенный и теоретический составы совпадают, то начинают вытягивание кристалла 10 со скоростью Vcr, а тигель-реактор 15 перемещают со скоростью, рассчитанной по формуле:

, где , Vт-p - линейная скорость перемещения тигля-реактора относительно основного тигля; µ - параметр подпитки; V 1 - массовая скорость расплава, поступающего из основного тигля в тигель-реактор; Vcr - массовая скорость вытягивания кристалла; Si - площадь поперечного сечения тигля-реактора; So - площадь поперечного сечения основного тигля; - плотность расплава, если определенный и теоретически рассчитанный составы расплава по основным компонентам в тигле-реакторе 15 не совпадают, то рассчитывают недостающую массу основного компонента, которую добавляют в тигель-реактор 15, после чего производят температурный контроль с повторением процедуры до полного совпадения определенного и теоретически рассчитанного состава расплава. Изобретение позволяет получать кристаллы с заданным постоянным составом основных компонент и с произвольно задаваемыми концентрационными профилями по длине монокристалла одного или нескольких примесных компонентов. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

2402646
патент выдан:
опубликован: 27.10.2010
СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ САПФИРА

Изобретение относится к области выращивания монокристаллов сапфира и может быть использовано в оптической, химической и электронной промышленности. Способ включает вакуумную плавку исходной шихты в камере, вытягивание монокристалла на затравку с его разращиванием при одновременном охлаждении расплава и последующее охлаждение выращенного монокристалла. Перед началом разращивания монокристалла дополнительно проводят выращивание перетяжек, причем высота перетяжек соответствует высоте наблюдаемого мениска расплава и равна 0,5-4,0 мм, а время их выращивания составляет 1-20 минут, при этом осуществляют управление процессом кристаллизации путем снижения мощности нагревателя и обеспечения заданной линейной скорости кристаллизации, а охлаждение монокристалла проводят в вакууме в течение 30-35 часов с последующей выдержкой в течение 10-12 часов в атмосфере аргона при давлении в камере 0,5 кгс/см 2, вскрытием крышки камеры и выгрузкой монокристалла. Изобретение позволяет выращивать крупногабаритные монокристаллы сапфира с высоким структурным совершенством, увеличить срок службы устройства за счет контроля и ограничения температуры перегрева расплава, контроля температуры начала затвердевания и скорости кристаллизации.

2355830
патент выдан:
опубликован: 20.05.2009
СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ ПАРАТЕЛЛУРИТА ИЗ РАСПЛАВА ПО ЧОХРАЛЬСКОМУ

Изобретение относится к технологии получения монокристаллов парателлурита из расплава методом Чохральского. Выращивание осуществляют из неподвижного тигля с программированием скоростей вытягивания и вращения затравки, при этом после выхода на требуемый диаметр вытягивание цилиндрической части кристалла осуществляют при скоростях вращения, соответствующих диапазону чисел Рейнольдса Re=100-150, рассчитанных согласно формуле Re= ·r(R-r)/ , где - скорость вращения затравки (с-1 ), R - радиус тигля (см), r - радиус кристалла (см), - кинематическая вязкость расплава (см с-1), при которых на поверхности расплава наблюдается устойчивая система двух обращающихся вокруг кристалла диаметрально-противоположных конвективных ячеек (вихрей Тейлора) переохлажденного расплава более темного цвета, чем остальная поверхность расплава. Изобретение позволяет улучшить структурное совершенство кристаллов при одновременном увеличении их размеров. Полученные кристаллы обладают высокой оптической однородностью, минимальным уровнем рассеяния излучения и имеют минимальные концентрации структурных дефектов. 3 ил.

2338816
патент выдан:
опубликован: 20.11.2008
СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ ОПТИЧЕСКИ ПРОЗРАЧНЫХ МОНОКРИСТАЛЛОВ ТЕРБИЙ-ГАЛЛИЕВОГО ГРАНАТА

Изобретение относится к области выращивания кристаллов и может быть использовано в электронной, химической промышленности, в ювелирном деле. Способ включает расплавление исходной шихты, затравливание на вращающуюся затравку, разращивание конической части кристалла и вытягивание кристалла. В качестве исходной шихты используют смесь оксидов тербия и галлия, после начала разращивания конической части уменьшают скорость вытягивания монокристалла из расплава согласно следующей зависимости L= 0-kL, где vL - скорость вытягивания при длине кристалла L, мм/час, v 0 - скорость вытягивания при начале разращивания конической части кристалла, равная 2-7 мм/час, L - текущее значение длины кристалла, мм, k - коэффициент пропорциональности, равный 0,1-0,2, при этом угол разращивания конусной части составляет не менее 140°. Изобретение позволяет получать однородные кристаллы с минимальной концентрацией дефектов и повышенным выходом годной цилиндрической части.

2328560
патент выдан:
опубликован: 10.07.2008
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ

Изобретение относится к получению монокристаллов диэлектриков и полупроводников направленной кристаллизацией путем вытягивания слитка вверх из расплава и может найти применение в производстве полупроводниковых и электрооптических монокристаллических материалов. Сущность изобретения: способ получения монокристаллов включает вытягивание монокристалла из снабженного отверстием или отверстиями внутреннего тигля, расположенного внутри внешнего тигля, и задание исходных составов расплавов во внутреннем и внешнем тиглях, при этом по мере вытягивания кристалла внутренний тигель перемещают относительно внешнего тигля с помощью ЭВМ со скоростью, определяемой в соответствии с формулой: v=(m-1)(dmc/dt)/( L·Sin)+(dmc/dt)/( L·So), где: v - скорость перемещения внутреннего тигля относительно внешнего, со знаком плюс - вниз, со знаком минус - вверх; m=dmf/dmc - параметр подпитки; mc - масса кристалла; mf - масса расплава, поступившего из внешнего тигля во внутренний; t - время; L - плотность расплава; Sin - площадь поперечного сечения внутреннего тигля; So - площадь поперечного сечения внешнего тигля. Изобретение позволяет управлять составом монокристалла и создавать в нем заданный продольный концентрационный профиль компонентов твердого раствора. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

2293146
патент выдан:
опубликован: 10.02.2007
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО КРЕМНИЯ (ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к технологии полупроводниковых материалов и может быть использовано при выращивании монокристаллов кремния по методу Чохральского. Сущность изобретения: способ включает расплавление исходного кремния в тигле, введение кристаллической затравки, вытягивание кристалла из расплава во вращающемся тигле на вращающуюся затравку при совпадении направления вращения тигля и кристалла, при этом по мере выращивания кристалла во время процесса его получения скорость вращения тигля и скорость вращения кристалла постепенно увеличивают, сохраняя приблизительно постоянным отношение скоростей вращения тигля и кристалла. Способ позволяет получать монокристаллы кремния с однородным радиальным распределением легирующей примеси и кислорода и с равномерным распределением требуемого количества кислорода по длине кристалла. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

2278912
патент выдан:
опубликован: 27.06.2006
СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ ИЗ РАСПЛАВА МЕТОДОМ АМОСОВА

Изобретение относится к технологии выращивания монокристаллов из расплавов на затравочный кристалл и может быть использовано для выращивания монокристаллов различного химического состава, например, типа А2В6 и А3В 5, а также монокристаллов тугоплавких оксидов, например, сапфира. Сущность изобретения: в способе получения монокристаллов выращиванием из расплава, включающем расплавление исходного материала и вытягивание монокристалла кристаллизацией расплава на затравочном кристалле с регулируемым отводом теплоты кристаллизации и использованием независимых источников нагрева, образующих тепловые зоны, согласно изобретению независимые источники нагрева образуют две равновеликие расположенные соосно тепловые зоны с созданием единой термической области расплава и выращиваемого монокристалла и разделяемые зеркалом расплава, при этом расплавление исходного материала ведут в две стадии: сначала нагреванием верхней тепловой зоны с подачей на верхний нагреватель 30-50% мощности, необходимой для получения расплава, до достижения максимальной температуры, обеспечивающей стабильное состояние твердой фазы затравочного кристалла; затем оставшуюся мощность подают в нижнюю тепловую зону на нижний нагреватель при поддержании неизменной температуры верхней тепловой зоны до достижения полного расплавления шихты; процесс разращивания и выращивания монокристалла ведут при регулируемом снижении температуры в верхней тепловой зоне при сохранении неизмененной величины подаваемой мощности в нижнюю тепловую зону. Кроме того, отвод теплоты кристаллизации на стадии разращивания и выращивания монокристалла ведут со скоростью кристаллизации монокристалла, рассчитываемой по формуле:

2261297
патент выдан:
опубликован: 27.09.2005
СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ

Изобретение предназначено для выращивания из расплавов монокристаллов методом Чохральского. Сущность изобретения: выращивание осуществляют с программированием процесса роста по скоростям вращения тигля и затравки, при этом процесс вытягивания монокристалла ведут под углом b к вертикали, соответствующей заданному кристаллографическому направлению, причем величина угла b определяется условием 0,2 arcsin (h/d)b0,8 arcsin (h/d), где d - диаметр кристалла; h - капиллярная постоянная, ; - поверхностное натяжение расплава; - плотность расплава; g - ускорение свободного падения. Получают монокристаллы однородные по распределению примесей и с минимальной концентрацией дефектов. 1 ил.

2241792
патент выдан:
опубликован: 10.12.2004
СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛА КРЕМНИЯ ИЗ РАСПЛАВА

Изобретение относится к технологии получения полупроводниковых материалов для электронной техники, в частности кремния, получаемого методом Чохральского. Способ выращивания монокристалла кремния диаметром d из расплава включает формирование при остаточном давлении в камере 50-150 мм рт.ст. газового потока над расплавом, находящимся в тигле, в присутствии газонаправляющего цилиндрического экрана диаметром ц=[(d2 +D2)/2]1/2 , где D - диаметр тигля, установленного соосно выращиваемому монокристаллу. Газонаправляющий цилиндрический экран дополнительно снабжают газоразделительным кольцевым экраном с внутренним диаметром к=(1,2-1,4)·d, который размещают сверху газонаправляющего цилиндрического экрана соосно последнему. Газонаправляющий цилиндрический экран устанавливают и поддерживают на высоте h=[(D2 -d2)/8]/ ц от поверхности расплава. Предложенный способ обеспечивает выращивание монокристаллов кремния с высокими технико-экономическими характеристиками, себестоимость получения годной продукции снижается в среднем на 15-20%. Существенно упрощается аппаратурное оснащение подготовки и проведения процесса выращивания. 1 ил.

2241078
патент выдан:
опубликован: 27.11.2004
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ КРИСТАЛЛОВ И СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ КРИСТАЛЛОВ

Сущность изобретения: устройство для выращивания кристалла содержит кристаллизатор для нахождения в нем запаса расплавленного материала, из которого можно вырастить кристалл, и первое отражающее устройство для приема излучения, направленного вдоль входного пути, и отражения излучения по направлению ко второму отражающему устройству, посредством чего второе отражающее устройство отражает выходное излучение вдоль выходного пути. Первое и второе отражающие устройства располагаются на поверхности расплавленного материала или в непосредственной близости от нее так, что в процессе роста кристалла они сохраняют по существу постоянное положение относительно поверхности расплавленного материала. Устройство может содержать поддерживающие приспособления для закрепления первого и второго отражающих приспособлений. Устройство может быть устройством с одним кристаллизатором или устройством с двойным кристаллизатором. В устройстве с двойным кристаллизатором поддерживающее приспособление может быть вторым, внутренним кристаллизатором, содержащим расплавленный материал, соединяющийся через канал для жидкости с расплавленным материалом в первом кристаллизаторе. Устройство также может содержать устройство для обработки изображения для формирования изображения кристалла или любой части области поверхности роста и для определения измерения диаметра кристалла или измерения диаметра мениска в процессе роста. Устройство также может содержать устройство для регулирования роста кристалла в зависимости от измеренного диаметра кристалла или диаметра области мениска. Изобретение обеспечивает более точный контроль роста кристаллов. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 6 ил.
2200776
патент выдан:
опубликован: 20.03.2003
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО КРЕМНИЯ

Область применения: изобретение относится к технологии получения полупроводниковых материалов и может быть использовано при выращивании монокристаллов кремния по методу Чохральского. Сущность изобретения состоит в способе получения монокристаллического кремния, включающем расплавление исходного кремния в тигле, введение затравки, вытягивание кристалла из расплава на вращающуюся затравку, в котором процесс ведут в атмосфере инертного газа, при совпадении направлений вращения тигля и кристалла и при соотношении скоростей вращения тигля и кристалла, определяемом по формуле

где T и K - соответственно скорость вращения тигля и кристалла, об/мин; k - число из интервала от 0,1 до 0,5; Dвн - внутренний диаметр кварцевого тигля, мм; dном - номинальный диаметр выращиваемого монокристалла, мм; hp - начальная глубина расплава в тигле, мм; Нн - длина греющей части нагревателя, мм; - коэффициент позиционирования, учитывающий положение тигля с расплавом в полости нагревателя, а также конструкцию теплового узла. Находится в интервале 0,5-3,0 и предварительно определяемый экспериментально. Изобретение позволяет получать бездислокационные монокристаллы кремния с однородным радиальным распределением легирующей примеси и кислорода при большой массе загрузки. 2 з.п. ф-лы.
2193079
патент выдан:
опубликован: 20.11.2002
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ БЕЗДЕФЕКТНОЙ ЗОНЫ МОНОКРИСТАЛЛА КРЕМНИЯ

Изобретение относится к области определения структуры кристалла кремния и может быть использовано при определении бездефектной зоны монокристалла кремния при выращивании кристаллов по методу Чохральского. Сущность изобретения способа заключается в определении параметра выращенного кристалла с нарушенными гранями роста монокристалла, в котором измеряют длину цилиндрической части выращенного кристалла от ее начала до площади исчезновения или прерывания грани роста монокристалла, при этом длину бездефектной зоны рассчитывают по формуле L= kL1, где L - длина бездефектной зоны монокристалла; L1 - длина цилиндрической части выращенного кристалла от начала ее до площади исчезновения или прерывания грани роста монокристалла; k - поправочный коэффициент, равный 0,66-0,85. Изобретение позволяет упростить и ускорить определение бездефектной зоны монокристалла кремния при высокой точности определения. 1 табл., 1 ил.
2189408
патент выдан:
опубликован: 20.09.2002
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ КРЕМНИЯ ПРИ НАРУШЕНИИ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО РОСТА

Изобретение относится к области получения монокристаллов полупроводниковых материалов и может быть использовано при получении монокристаллов кремния методом Чохральского. Сущность изобретения: способ включает вытягивание слитка из расплава на затравку, отрыв его от расплава, отделение слитка от затравки, подпитку расплава и вытягивание следующего слитка, в котором при вытягивании слитка контролируют морфологию его поверхности и при фиксировании исчезновения или прерывания роста граней монокристалла осуществляют указанный отрыв слитка от расплава. Изобретение позволяет повысить выход годного продукта за счет повышения степени чистоты расплава и уменьшить поликристаллическую часть в выращенном слитке, а также может быть использовано сырье с большей степенью загрязнения. 1 табл.
2189407
патент выдан:
опубликован: 20.09.2002
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ ИЗ РАСПЛАВА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение может быть использовано в полупроводниковом производстве для получения монокристаллических слитков германия. Сущность изобретения: устройство (фиг. 1) представляет собой микропроцессорную систему управления по выращиванию монокристаллических слитков германия по методу "Чохральского", на базе микроЭВМ 7, под управлением которой (в камере 12) производится выращивание монокристаллического слитка 13 (диаметром d) со скоростями вытягивания V3 и вращения 3 кристалла, при этом расплавленный металл 14, находящийся в тигле 15 (с внутренним диаметром D), вращается с угловой скоростью 1 и одновременно поднимается вверх со скоростью Vт (по мере убывания расплава в тигле). Слиток 13 (диаметром d) вытягивается из дополнительного промежуточного тигля 20 (с отверстием подпитки dп), что кроме обеспечения необходимой чистоты расплава в промежуточном тигле и равномерности легирования выращиваемого слитка, позволяет расположить датчик уровня 3 в более перегретой зоне расплава и использовать для автоматического подогрева нижней части датчика дополнительный нагреватель 19, питаемый от источника 18, с заданием минимального тока подогрева I от ЭВМ, что позволяет гарантировать температуру нижней, контактируемой с расплавом части датчика, выше возможной температуры его кристаллизации и обеспечить отсутствие намерзания расплава на датчик в процессе работы. В данной микропроцессорной системе управления определяется уточненный разностный сигнал управления Y, как функция отклонения текущей площади от заданной, на основе замеренных с датчиков отсчета непосредственных перемещений кристалла и тигля, за время цикла оценки сигнала управления, при условии поддержания постоянства уровня расплава в тигле, за счет того, что в периоды разомкнутого состояния датчика уровня расплава, скорость подъема тигля вверх устанавливается большей на величину опережения (N), чем это необходимо для условия постоянства уровня расплава (при заданном dз диаметре кристалла, внутреннем диаметре тигля D и текущей скорости вытягивания кристалла Vз), а в периоды замкнутого состояния датчика, скорость снижается на величину снижения (в М раз), по сравнению со скоростью в разомкнутом состоянии датчика, сохраняя при этом условия стабилизации уровня расплава. Далее уточненный разностный сигнал управления Y используется в системе регулирования для уменьшения разбаланса площади растущего кристалла, по каналам Тз- температура боковой точки нагревателя, Vз - скорость вытягивания, 3 - скорость вращения кристалла, т - скорость вращения тигля (с соответствующими законами регулирования), что обеспечивает стабилизацию площади или диаметра (при круглой форме) растущего кристалла в процессе всего технологического цикла выращивания кристалла, без использования оптических и других способов для стабилизации уровня расплава и определения текущего диаметра слитка. Изобретение позволяет, одновременно со стабилизацией площади растущего кристалла (диаметра), при любых текущих значениях всех четырех каналов управления (Тз, Vз, 3,т), вводить по ним также систематические (по графику) изменения в процессе роста, а так же помещать весь кристалл в закрытый цилиндрический экран или закрытую тепловую оснастку (практически без визуального просмотра слитка). 2 с.п. ф-лы, 1 ил.
2184803
патент выдан:
опубликован: 10.07.2002
СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ КРЕМНИЯ

Изобретение относится к технологии получения полупроводниковых материалов для электронной техники, в частности кремния, получаемого для этих целей методом Чохральского. Сущность изобретения: способ выращивания монокристаллов кремния осуществляют методом Чохральского с вращением тигля 0,2-2,0 об/мин и с вращением кристалла ему навстречу со скоростью 0,2-20 об/мин, и со стрелой прогиба фронта кристаллизации в сторону затравки не более 0,2. Изобретение направлено на обеспечение снижения количества микродефектов в выращенных кристаллах. 1 ил., 3 табл.
2177513
патент выдан:
опубликован: 27.12.2001
СПОСОБ ГОМОГЕНИЗАЦИИ РАСТВОР-РАСПЛАВОВ ИЛИ РАСПЛАВОВ ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ МОНОКРИСТАЛЛОВ

Изобретение относится к выращиванию монокристаллов, в частности к стадии предподготовки раствор-расплавов или расплавов, т.е. их гомогенизации, предшествующей росту кристалла. Для решения поставленной задачи осуществляют перемешивание раствор-расплавов или расплавов путем создания управляемого теплового поля в тигле, содержащем расплав или раствор-расплав. При этом используют нагревательную печь с вертикальным расположением нагревательных элементов, разделенных на секции, и осуществляют последовательное отключение нагрева секций печи с интервалом, обеспечивающим последовательное смещение центра схождения конвективных потоков, возникающих в расплаве или раствор-расплаве, от центра к стенкам тигля. 3 ил.
2164561
патент выдан:
опубликован: 27.03.2001
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к выращиванию кристаллов. Технический результат - обеспечение условий бесконтактного управляемого тепломассопереноса в кристаллизационной среде. Управление процессом кристаллизации основано на бесконтактном возбуждении азимутальных круговых течений - вынужденной конвекции в ростовом объеме посредством вращения (ротации) теплового поля. Вращение теплового поля достигается тем, что по наружной стенке ростового тигля или кристаллизатора и, следовательно, по периметру растущего кристалла создают циклическое движение тепловой волны посредством поочередного подключения с заданной частотой отдельных нагревательных элементов печи. В устройстве управления процессом кристаллизации, содержащем ростовой тигель или кристаллизатор, вокруг которого размещен нагреватель, выполненный из отдельных вертикальных нагревательных элементов, регулирующую дифференциальную термопару, блоки управления нагревом и контроля температуры, регулирующая дифференциальная термопара выполнена из отдельных элементов, рабочие спаи которой расположены синхронно между отдельными нагревательными элементами. Устройство дополнительно содержит формирователь частоты переключений нагревательных элементов и тиристорный блок формирователя напряжения на нагревательных элементах, связанные с регулирующей термопарой. 2 с. п.ф-лы, 5 ил.
2163943
патент выдан:
опубликован: 10.03.2001
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ

Изобретение относится к выращиванию монокристаллов из расплавов или раствор-расплавов. Монокристаллы выращивают на вращающуюся затравку с одновременным вращением тигля при создании градиента температуры в зоне роста кристалла и непосредственном и активном формировании конвекционной структуры во всем объеме расплава или раствор-расплава. Формирование принудительной конвекции расплава или раствор-расплава в зоне роста кристалла обеспечивается установлением соосно тиглем формообразователя-мешалки (ФМ) , выполненного в виде сочлененных цилиндра-формообразователя и многолопастной мешалки. При этом ФМ выполнен с возможностью перемещения внутри тигля до погружения лопастей мешалки и части цилиндра в расплав/ раствор-расплав. Применение данного устройства позволяет выращивать кристаллы ВВС длиной более 20 мм без признаков ячеистого роста. 2 ил.
2133786
патент выдан:
опубликован: 27.07.1999
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ ИЗ РАСПЛАВА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Использование: изобретение относится к производству для управления процессом выращивания монокристаллов из расплава по методу "Чохральского" и может быть использовано в полупроводниковом производстве, для получения монокристаллических слитков германия. Устройство состоит из вертикального штока, на котором закреплен выращиваемый монокристалл, тигля с расплавом, регулятора мощности, нагревателя, измерителя уровня расплава (лазерный источник света и фотоэлектрическое приемное устройство), а также программирующий задатчик изменения уровня. При вытягивании монокристалла заданного диаметра происходит убывание расплава в тигле, которое непрерывно контролируется измерителем уровня. Изменение диаметра постоянно компенсируется путем регулирования тепловой мощности подводимого тепла к расплаву или скорости вытягивания в зависимости от величины сигнала, связанного с измерением изменения высоты поверхности расплава во времени. Результаты измерений подаются на регулятор мощности, с которым соединен задатчик, запрограммированный в соответствии с требуемым диаметром монокристалла. В этом устройстве для измерения и контроля применена блок-схема: измеритель уровня расплава, датчик скорости роста, программирующий задатчик скорости изменения уровня расплава, регулятор мощности нагревателя (или скорости вытягивания). Данные способ и устройство позволяют стабилизировать заданную площадь растущего кристалла и регулировать процесс роста. 2 с.п.ф-лы, 1 ил.
2128250
патент выдан:
опубликован: 27.03.1999
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ

Использование: изобретение относится к области получения монокристаллов Чохральского. Сущность изобретения: устройство содержит камеру роста с верхней крышкой, фиксаторы, тигель для расплава, нагреватель, затравкодержатель с затравкой и горизонтальный тепловой экран, затравкодержатель с затравкой размещен внутри установленного на нем цилиндрического теплового экрана с крышкой. Последний соединен с горизонтальным тепловым экраном. Собранный тепловой экран размещают над тиглем с исходным материалом и ведут его плавление. После расплавления тепловой экран перемещают к крышке камеры и устанавливают на фиксаторах. Затем обычным способом ведут затравление и вытягивание кристалла. Устройство позволяет сократить время на расплавление исходного материала, снизить энергопотребление установки и увеличить выход бездислокационных кристаллов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
2102540
патент выдан:
опубликован: 20.01.1998
СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ ДИОКСИДА ТИТАНА ИЗ РАСПЛАВА В ТИГЛЕ

Изобретение относится к способу выращивания кристаллов из расплава методом Чохральского с получением монокристаллов. В поверхности расплава предусмотрен регулятор с целью регулирования потока расплава по его поверхности, который включает цилиндрическую стенку, которая выполнена со средствами для открывания в виде щелей. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
2079581
патент выдан:
опубликован: 20.05.1997
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ КРЕМНИЯ

Изобретение относится к получению полупроводников. Устройство для выращивания монокристаллов кремния содержит плавильную камеру с колпаком и поддоном, тигель, систему охлаждения, нагреватель, магнитную систему. Плавильная камера снабжена сменной средней частью, выполненной в виде ступенчатого цилиндра с охлаждаемой рубашкой, установленной между поддоном и колпаком. Наружная поверхность рубашки средней части снабжена направляющими элементами под обмотку магнитной системы. Средняя часть снабжена распорным устройством, выполненным в виде регулируемых упоров, расположенных равномерно по периметру камеры, установленных между корпусом и крышкой средней части. 2 з. п. ф-лы, 3 ил.
2052547
патент выдан:
опубликован: 20.01.1996
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ КРИСТАЛЛОВ

Изобретение относится к технологии выращивания кристаллов из расплава при воздействии ультразвуком. Устройство состоит из графитового контейнера-подставки с коническим отверстием в основании, в которое вставлен металлический волновод. В подставке размещен кварцевый тигель для расплава. Между волноводом и тиглем размещен металлический галлий для увеличения акустического контакта. 1 ил.
2048620
патент выдан:
опубликован: 20.11.1995
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ КРЕМНИЯ

Изобретение относится к полупроводниковой металлургии. Сущность изобретения: кристаллы кремния выращивают методом Чохральского при наложении постоянного магнитного поля с индукцией 0,03 0,06 Тл с вращением тигля и кристалла. Тигель используют со сферическим дном. Соотношение диаметров тигля dт и кристалла dкр dт 3,15dкр. 3 ил. 1 табл.
2042749
патент выдан:
опубликован: 27.08.1995
Наверх