Технология полупроводникового кремния - Фалькевич Э.С.
ISBN 5-229-00740-0
Скачать (прямая ссылка):
Наиболее распространенными отечественными установками являются ”Редмет-15” и ”Редмет-30”, предназначенные для получения монокристаллов в периодическом или полунепрерывном режиме выращивания из загрузки 16-30 кг. Основные технические параметры установок: мощность установленная 160 кВА, потребляемая =S 90 кВт, максимальная температура на нагревателе 1870 К, длина монокристалла sS 1500 мм. Принципиальная схема компоновки основных узлов установки представлена на рис. 122. Нижняя камера (рис. 122) цилиндрической формы, изготовленная из хромоникелевой нержавеющей стали марки 1Х18Н9Т или сталь 20, имеет рубашку водяного охлаждения. Камера состоит из трех основных частей: колпака, корпуса и поддона. В отверстиях на поддоне крепятся вакуумно-уплотненные токовво-ды, в центре поддона размещен узел уплотнения штока тигля. На сферической части колпака размещена площадка, предназначенная для
It
261
Вид А
1 — гидравлический привод; 2, 4 — нижняя и верхняя камеры соответственно; 3 — шибер; 5 — крышка; 6, 7 — механизмы вращения и перемещения затравки соответственно; 8 — механизм вращевия и перемещения тигля; 9 — рама; 10 — колонна; 11 — система охлаждения; 12 — вакуумно-газовая система
крепления оптического блока системы автоматического регулирования диаметра кристалла. Все элементы камеры уплотняются прокладками из вакуумной резины. На верхней и нижней частях установки размещены механизмы приводов вращения и перемещения штоков тигля и затравки. Колонна предназначена для механизированного монтажа и демонтажа камеры печи.
Вакуумно-газовая система состоит из вакуумного агрегата, трубопровода с сильфонным компенсатором, фильтра, вентиля вакуумного запорного, датчиков давления и клапана, служащего для предохранения камеры печи от внутреннего избыточного давления. Фильтр предназначен для улавливания монооксида. В качестве фильтрующего материала применяется ткань типа ’’Нитрон”.
Инертный газ поступает через стабилизатор давления в блок подачи аргона, состоящий из запорных и регулирующих вентилей, ротаметра и манометра, предназначенных для измерения давления и регулирования расхода аргона, подаваемого в камеру электропечи.
Шибер расположен между нижней и верхней камерами и предназна-
262
чен для реализации способа полунепрерывного выращивания кристаллов. Электропечь монтируется на индивидуальном фундаменте с целью уменьшения вибрации расплава.
Измерение, контроль, автоматическое регулирования температуры и напряжения на нагревателе, диаметра выращиваемого монокристалла осуществляются комплексом управления технологическим процессом выращивания кристаллов типа KM 3111. Комплекс обеспечивает выращивание монокристаллов в автоматическом режиме.
Тепловой узел включает в себя подставку для тигля, нагреватель, систему экранов. Конструкция теплового узла практически во многом определяет особенности кристаллизации, макро- и микроструктуру выращиваемого монокристалла, распределение в нем легирующих примесей. Тепловой узел как технологическая система содержит взаимозависимые элементы, т.е. варьируя конструкцию нескольких элементов,, можно получать практически идентичные условия выращивания монокристаллов.
Рассмотрим влияние основных конструктивных элементов теплового узла на особенности получения монокристаллов кремния по Чохраль-скому.
Экранировка - это система тепловых экранов и элементов, которые активно влияют на градиенты температуры в расплаве и растущем кристалле. Экранировка выполняет две функции: с одной стороны, существенно уменьшает потери теплоты, с другой - обеспечивает создание заданных температурных градиентов в зоне роста кристалла и расплаве с целью получения заданных свойств взращиваемых монокристаллов. Все системы применяемых экранировок (рис. 123) условно подразделяются на два типа: открытые и закрытые. При выращивании монокристаллов с открытой экранировкой в зоне кристаллизации создаются более высокие температурные градиенты, чем при выращивании в закрытой системе. Выбор экранировки и ее особенности диктуются зависимостью качества получаемых монокристаллов от условий выращивания.
Боковая экранировка, как правило, состоит из первого, ближнего к нагревателю, графитового экрана, за которым располагаются еще два или три графитовых или молибденовых экрана. Ранее для этих целей использовали экраны из спеченного кварца. R последние годы в связи с разработкой новых видов высокотемпературных материалов на основе графита используется следующая экранировка. На первый экран наматываются несколько слоев углеграфитовой ткани или войлока, обладающих высокими теплоизоляционными свойствами. Донная часть экранировки состоит из нескольких графитовых экранов, на которых располагается углеграфитовый войлок, который в случае пролива расплава кремния защищает от повреждения поддон камеры
263
Рис. 123. Открытая (а) и закрытая (ff) экранировки:
1 — кристалл; 2 — боковые экраны; 3 — нагреватель; 4 — графитовый войлок; 5 — донные экраны; 6 — верхний экран
печи. На верхнем торце бокового экрана располагают в случае необходимости плоский (или другой формы) потолочный экран (закрытая экранировка, см. рис. 123)..
