Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Электротехника -> Фалькевич Э.С. -> "Технология полупроводникового кремния" -> 23

Технология полупроводникового кремния - Фалькевич Э.С.

Фалькевич Э.С., Пульнер Э.О., Червоный И.Ф. Технология полупроводникового кремния — М.: Металлургия, 1992. — 408 c.
ISBN 5-229-00740-0
Скачать (прямая ссылка): tehpolkremniya1992.djvu
Предыдущая << 1 .. 17 18 19 20 21 22 < 23 > 24 25 26 27 28 29 .. 162 >> Следующая


4. Искривленная граница раздела кристалл - материнская фаза - это ступенчатая поверхность. Радиусом кривизны по Томсону- Фрейдлиху является расстояние между ступенями. Высота же ступеней определяется величиной радиуса трехмерного зародыша.

5. На границе превращения устанавливается особая температура Тт<Тт.

6. Механизм превращения в основном сводится к коллективному образованию дву- и трехмерных зародышей либо используются готовые ступени.

6. РОСТ КРИСТАЛЛОВ ИЗ ЖИДКОЙ И ГАЗОВОЙ ФАЗ

Рассмотрим рост кристалла независимо от механизма и скорости образования кристаллических зародышей. Процесс роста будет описан как движение уже существующей границы раздела кристалл - материнская фаза в глубь материнской фазы.

Проанализируем рост твердой фазы, выделяющейся из пересыщенного жидкого раствора. Аналогом может служить рост твердой фазы из жидкости, если лимитирующим звеном является диффузия вакансий.

Во всех случаях требуется выполнение следующих условий.

1. Доставка вещества, из которого состоит растущая фаза, осуществляется за счет диффузии атомов к фронту кристаллизации либо диффузии вакансий и примесей, которые скапливаются у фронта роста.

2. Отвод тепла с фронта роста после присоединения атомов кристал-

51
лизующегося вещества для сохранения необходимого переохлаждения (пересыщения). Это осуществляется системой теплоотвода.

Обычно считают, что рост кристаллов можно рассматривать либо как диффузию вещества к фронту кристаллизации, либо как отвод тепла от последнего, т.е. оба процесса определяют кинетику роста благодаря тому, что достигнутое переохлаждение пропорционально пересыщению. Кроме того, считают также, что во время роста кристалла в однокомпонентной системе пересыщения не происходит.

В действительности же пересыщение и переохлаждение связаны между собой сложной зависимостью (описывается уравнением Клапей-рона-Клаузиуса), а в так называемой однокомпонентной системе все равна рост определяется пересыщением и подвижностью вакансий и других примесей.

Задача сводится к тому, чтобы определить зависимость скорости роста кристалла от переохлаждения и какая форма роста обеспечит максимальную скорость роста. В конечном итоге теория должна не только объяснить известные экспериментальные факты, но и предсказать еще неизвестные закономерности роста.

Механизм и формы роста кристаллов

І

В литературе можно встретить описание нескольких механизмов роста.

Согласно одному из них атомы выделяющегося вещества при определенном переохлаждении могут присоединяться к любой точке поверхности кристалла. Для этого поверхность кристалла должна быть молекулярно-шероховатой, примерно такой же, как и поверхность жидкости. В зтом случае лимитирующим’ является лишь доставка вещества к поверхности.

Проведено большое количество расчетов, в которых получена зависимость скорости роста v от переохлаждения AT. Как правило, оказывается, что такой механизм приводит к зависимости: v~(AГ).

Следующий механизм, предлагаемый другой группой ученых, заключается в том, что кристалл растет в виде ступенчатой поверхности. Отложение вещества может происходить только за счет присоединения атомов к боковой грани ступени. Здесь направление роста не совпадает с направлением присоединения вещества. Вещество присоединяется к кристаллу под углом к направлению его роста. Такой рост называют тангенциальным. В частности, так может расти кристалл, если источником ступени является винтовая дислокация. В зтом случае наблюдается следующая зависимость: v ~ (Д Т)а (обычно а =» 2).

И, наконец, существуют описания механизма роста (называемого классическим), связанного с образованием двумерных зародышей.

На основе имеющихся в литературе [16-18] и собственных экспери-

52
ментальных [2, 19] данных мы считаем, что нет других механизмов роста, кроме роста с образованием двумерных зародышей.

Что же касается самой кинетики (т.е. зависимости скорости роста от переохлаждения), то она, как это будет показано далее, определяется не самим механизмом роста, а скоростью движения атомов к границе и отводом тепла кристаллизации от фронта кристаллизации. Оба процесса взаимозависимы не только на границе раздела, но и в каждой точке пространства материнской фазы.

Многие работы, посвященные теории роста, содержат общие сведения, которые обычно не используются при решении конкретных задач или предсказаний новых явлений. И лишь сравнительно недавно была разработана и проверена экспериментально более совершенная теория [19]. Главным ее достоинством является новый подход к решению задачи роста, основанной на использовании самых проверенных Основ физической кинетики и термодинамики.

Постараемся изложить эту теорию с представлением наиболее важных формул. Знание этих формул и их анализ можно будет использовать непосредственно при выращивании монокристаллов вообще и кремния s частности. '

Главным в теории является то, что она исходит из различия в механизмах тепло- и массопереноса, в ней учтена также зависимость состава материнской фазы от температуры в каждой точке пространства (закон Клаузиуса- Клапейрона).
Предыдущая << 1 .. 17 18 19 20 21 22 < 23 > 24 25 26 27 28 29 .. 162 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed