Выращивание монокристаллов вытягиванием из расплава, например по методу Чохральского: ..стабилизация или управление формой расплавленной зоны вблизи вытягиваемого кристалла, регулирование сечения кристалла – C30B 15/22

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 15/22 ..стабилизация или управление формой расплавленной зоны вблизи вытягиваемого кристалла; регулирование сечения кристалла

Патенты в данной категории

СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ КРИСТАЛЛОВ ПАРАТЕЛЛУРИТА ГРАННОЙ ФОРМЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к технологии выращивания кристаллов парателлурита методом Чохральского, которые могут быть использованы при изготовлении поляризаторов в ближней ИК-области. Способ выращивания кристаллов парателлурита гранной формы из расплава включает наплавление порошка диоксида теллура в платиновый тигель, создание необходимого осевого распределения температуры, обеспеченного градиентом температуры 1-2 град/см над расплавом, скачком в 2-3 град на границе раздела воздух-расплав, повышением температуры на 2-3 градуса до глубины 2 см и постоянством температуры по всей оставшейся толщине расплава, нахождение равновесной температуры при касании затравочным кристаллом поверхности расплава, рост кристалла при его вращении и вытягивании с заданным изменением площади поперечного сечения с использованием системы весового автоматического контроля и нагревательной печи с четырьмя независимыми нагревательными элементами по вертикали, отрыв кристалла от расплава и охлаждение кристалла до комнатной температуры, при этом используют печь, в которой средние нагревательные элементы выполнены в виде трех одинаковых сегментов по 120 градусов каждый, а рост кристалла ведут в условиях неоднородного радиального разогрева расплава повышением на 1-2 градуса температуры в 120-градусном секторе в нижней части ростового тигля. Изобретение позволяет получить крупногабаритные кристаллы парателлурита (массой до 1,8 кг) с пониженным светорассеянием и полностью свободные от газовых включений. 2 н. п. ф-лы, 4 ил., 1 табл., 1 пр.

2507319
патент выдан:
опубликован: 20.02.2014
СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ КРИСТАЛЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области выращивания крупногабаритных монокристаллов с использованием двойного тигля и подпитки расплава исходным материалом. Способ включает нагрев ростового узла с контролем температуры, добавление гранулированной шихты в тигель посредством дозатора, подвод затравки к поверхности расплава, вытягивание вверх вращающегося затравочного кристалла и автоматический контроль диаметра выращиваемого кристалла за счет регулирования скорости подпитки уровня расплава и мощности, подводимой к донному нагревателю. Уровень расплава поддерживают в течение всего процесса равным или меньшим где g=9,8 м/с2 - ускорение свободного падения, - температурный коэффициент объемного расширения, h - высота мениска расплава, T - разность температур на дне тигля и на фронте кристаллизации, k - температуропроводность расплава , - теплопроводность расплава, - плотность расплава, С - теплоемкость расплава при постоянном давлении, - кинематическая вязкость расплава. Также приведено устройство для осуществления способа. За счет выбора уровня расплава вследствие отсутствия свободной конвекции расплава и возможности управления формой фронта кристаллизации, во-первых, достигается повышение осевой и радиальной однородности кристалла, а во-вторых, при этом значительно повышается управляемость и воспроизводимость процесса. За счет выбора высоты стенок наружной и внутренней частей тигля , где R - радиус кристалла, - коэффициент теплоотвода с поверхности кристалла, - коэффициент теплопроводности кристалла, и уровня расплава вследствие управляемости осевого градиента температуры на фронте кристаллизации достигается повышение осевой однородности кристалла и улучшение его качества, при этом значительно повышается производительность и экономится материал тигля. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

2320791
патент выдан:
опубликован: 27.03.2008
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 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 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
СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ

Использование: технология получения кристаллов полупроводниковых и металлических материалов. Сущность изобретения: кристаллы выращивают методом Чохральского без вращения тигля и затравки, либо при вращении тигля со скоростью не более 30 об/мин и затравки - не более 80 об/мин и с частотой ультразвука 10,1-5103кГц. 2 табл.
2035530
патент выдан:
опубликован: 20.05.1995
Наверх