Способ разращивания активированных монокристаллов

;(11) 548312 Союз Советских Социалистических Республик(51) М. Кл. В 013 17/18 с присоединением заявки сударствениый комитет овета Министров СССР 23) Приоритетпубликовано 28,02.77. Бюллетень8 53) УДК 548 55(088 8) по делам изобретений и открытийДата опубликован исания 21,03.7Рыбкин, Ю, А, Соломах ецкий и Г. И, Ефимченк 1) Заявител 54) СПОСОБ РАЗРАЩИВАНИЯ МО ИСТАЛЛО Изобретение относится к технологии материалов электронной техники.Известен способ разращивания монокристаллов до заданного диаметра путем вытягивания на затравку из расплава в цилиндрическом тигле и подпитки исходным сырьем и коррекции температуры расплава. Высоту столба расплава поддержива 1 от постоянной, а соотношение площади расплава к фронту кристаллизации непрерывно меняется в связи с увеличением кристалла. При этом конус- ность разращиваемого монокристалла определяется соотношением скоростей вытягивания монокристалла и подпитки.Цель изобретения - повышение однородности распределения примесей по объему монокристалла и точность управления процессом разращивания.Для этого исходный материал плавят в коническом тигле и поддерживают отношение площадей поверхности расплава и фронта кристаллизации, равное 1,1 - 1,4.Оптимальный размер угла конического тигля определен экспериментально и соответствует 90 в 1.Разращивание осуществляют следующим образом. Конический тигель заполняют исходным сырьем таким образом, чтобы высота столба расплава соответствовала его площади в тигле, равной 1,1 - 1,4 площади затравочного кристалла, которую приводят в соприкосновение с расплавом. При этом высота столба расплава в тигле минимальна.По мере выращивания кристалла пз рас плава высоту столба расплава непрерывноувеличивают подпиткой исходным сырьем.Количество подпитки задают либо скоростью подъема датчика уровня, либо скоростью опускания тигля. При отрыве поверхности рас плава от датчика уровня в тигель поступаетпорция расплава (подпптка), необходимая для того, чтобы поверхность расплава коснулась датчика. Эта порция расплава расходуется на увеличение поверхности расплава и 15 на восстановление уровня, понизпвшегося засчет расхода расплава на кристаллизацию.Профиль разращпваемого кристалла задают соотношением скорости вытягивания кристалла и скорости опускания тигля при под вижном датчике (илп подъеме датчика принеподвижном тигле),П р и м е р. Выращивание кристалла цезияйодистого, активированпого таллием, Диаметр затравки 43 ми. Заданный диаметр кри сталла 300 мм. Тигель конический с угломпри вершине 130, В тигель помещают исходное сырье и расплавляют. Столб расплаваравен 15 мм, площадь расплава - 50 мм. При этом отношение площадей расплава и фронта 30 кристаллизации затравочного кристалла рав548312 Ф ор мул а из о бр етен ия Составитель Н. Гангардт Техред Л, ГладковаРедактор Т. Пилипенко Заказ 444/18 Изд, Ма 221 Тираж 899 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Типография, пр. Сапунова, 2 но 1,35. Столб расплава непрерывно увеличивают в течение всего процесса разращивания непрерывной подпиткой расплава исходным сырьем, отношение площадей расплава и фронта кристаллизации поддерживают постоянным. При вытягивании кристалла со скоростью 4 мм/час уровень расплава понижается на 0,005 мм (чувствительность датчика) за 8 сек. Следовательно, точность измерения скорости роста кристалла и соответственно чувствительность управления ею по изменению уровня расплава увеличивается по сравнению с прототипом в 90 раз.Небольшой начальный объем расплава (9 мл), из которого выращивают кристаллы, позволяет добиться равномерного распределения примесей по всему объему кристалла. Кроме того, вытягивание кристалла из небольшого объема расплава имеет преимущество в том, что позволяет исключить большую инерционность при корректировке температуры расплава.Чувствительность управления разращиванием кристалла по диаметру (скорость роста) в предлагаемом способе значительно увеличивается и остается стабильной на протяжении всего выращивания. Это уменьшает вероятность зарождения блоков. Растущий кристалл на протяжении всего процесса выращи вания практически закрывает зеркало расплава и рост по диаметру идет в зоне максимального градиента температуры (вблизи стенок тигля), Появление льдинок в процессе выращивания исключено, что также приводит 10 к уменьшению блочности кристалла. Способ разращивания монокристаллов до 15 заданного диаметра путем вытягивания назатравке с расплавлением исходного материала в тигле и подпиткой исходным материалом, отличающийся тем, что, с целью повышения однородности распределения примесей 20 по объему монокристалла и точности управления процессом разращивания, исходный материал плавят в коническом тигле и поддерживают отношение площадей поверхности расплава и фронта кристаллизации, равное 25 1,1 в 1,4,