RU2007112010A - Способ выращивания полых цилиндрических монокристаллов кремния на основе способа чохральского и устройство для его осуществления - Google Patents

Claims (7)

1. Способ выращивания полых цилиндрических монокристаллов кремния, заключающийся в том, что герметизируют и вакуумируют вакуумную камеру с расположенным в ней тепловым узлом и полой цилиндрической затравкой монокристалла кремния, подают в нее в течение всего процесса роста полых цилиндрических монокристаллов инертный газ с температурой точки росы не менее -70°, прогревают нагревателем тепловой узел, снабженный кварцевым плавильным тиглем с загруженным в него кремнием, после чего вертикально перемещают кварцевый плавильный тигель до расположения его дна в зоне максимальной температуры теплового узла и расплавляют загрузку кремния, затем подплавляют нижний торец полой цилиндрической затравки монокристалла кремния путем его погружения в расплав кремния, находящийся в кварцевом плавильном тигле, после этого вращают в одном направлении и с одинаковой частотой вращения кварцевый плавильный тигель и полую цилиндрическую затравку монокристалла кремния при расположении ее в контакте с расплавом кремния, при этом вращающуюся полую цилиндрическую затравку монокристалла кремния поднимают вверх со скоростью, обеспечивающей рост полого цилиндрического монокристалла кремния на ее нижнем торце, до полного израсходования расплава кремния в кварцевом плавильном тигле, при этом в процессе роста выполняют условия:

q_внутр=q_внеш,

где q_внутр - удельный тепловой поток к внутренней поверхности полого цилиндрического монокристалла кремния в процессе его роста в плоскости кристаллизации, Вт/м²,

q_внеш - удельный тепловой поток к внешней боковой поверхности полого цилиндрического монокристалла в процессе его роста в плоскости кристаллизации, Вт/м²,

и конвективные потоки расплава кремния направлены от центра дна кварцевого плавильного тигля вертикально вверх по оси полой цилиндрической затравки монокристалла кремния.

2. Способ по п.1, заключающийся в том, что прогрев теплового узла производят в течение 35-40 мин при мощности нагревателя 0,45-0,5 максимальной мощности

3. Способ по п.1, заключающийся в том, что вращение кварцевого плавильного тигля и полой цилиндрической затравки монокристалла кремния производят с частотой вращения 6-8 об/мин совместно в одну сторону.

4. Способ по п.1, заключающийся в том, что подъем полой цилиндрической затравки монокристалла кремния осуществляют со скоростью 0,2-1,5 мм/мин.

5. Способ по п.1, заключающийся в том, что загрузку кремния осуществляют в виде мелких гранул.

6. Способ по п.1, заключающийся в том, что постоянное положение уровня расплава в тигле относительно верхней кромки нагревателя в одних и тех же тепловых условиях роста сохраняют при помощи автоматического перемещения тигля вверх по вертикали нижним водоохлаждаемым штоком.

7. Устройство для выращивания полых цилиндрических монокристаллов кремния, включающее вакуумную камеру с промежуточным шиберным затвором-шлюзом,, в которой размещен тепловой узел, содержащий цилиндрический резистивный нагреватель, в полости которого размещен полый цилиндрический держатель, в верхней части которого размещен кварцевый плавильный тигель для кремниевого расплава, имеющий плоское дно, под которым установлена графитовая диафрагма, а в нижней части стенки полого цилиндрического держателя выполнены прорези, при этом параллельно поверхности кремниевого расплава расположен нижний торец полой цилиндрической затравки монокристалла кремния, верхний торец которой закреплен в подвесе механизма вертикального перемещения и вращения, кварцевый плавильный тигель теплоизолирован по боковой поверхности с помощью конусного экрана, а держатель закреплен на платформе, установленной на цилиндрическом полом водоохлаждаемом штоке, соединенном с механизмами вертикального перемещения и вращения, при этом цилиндрический резистивный нагреватель, полый цилиндрический держатель, кварцевый плавильный тигель, графитовая диафрагма, полая цилиндрическая затравка монокристаллов кремния, конусный экран и цилиндрический полый водоохлаждаемый шток установлены симметрично относительно общей центральной оси вращения.