Формирование тепловых условий

Из опытных данных стабилизация тепловых условий происходит при длине монокристалла, равной 1,5...2,0 диаметрам выращиваемого монокристалла. На этом участке выращиваемого монокристалла сказываются и накапливаемая оттеснением примесь, и формирование тепловых условий выращивания. Дальнейшее увеличение длины монокристалла приводит к изменению условий охлаждения за счет увеличения поверхности монокристалла. В соответствии с выражением для скорости охлаждения, в выращиваемом монокристалле повышается величина градиента температуры dT/dz при неизменной величине скорости выращивания dz/dt. На практике для компенсации этого эффекта применяют снижение скорости выращивания. Однако, учитывая нелинейный характер градиента температуры по длине монокристалла, уменьшение скорости выращивания является неэффективным приемом для управления скоростью охлаждения монокристалла. Использование в проведенных экспериментах дополнительных экранов, расположенных над тепловым узлом, позволило регулировать скорость охлаждения монокристаллов.

Как видно из рисунка изменение скорости охлаждения существенно влияет на величину времени жизни н. н.з. в выращенных монокристаллах кремния. Применение дополнительных экранов, позволило повысить величину времени жизни н. н.з. При этом скорость выращивания изменялась незначительно, что не снижало длительности процесса выращивания в целом. Применение дополнительных экранов позволяет снизить потери тепла излучением с поверхности монокристалла и градиент температуры в монокристалле и, следовательно, уменьшить скорость охлаждения монокристалла.

На основании полученных результатов можно сделать вывод, что на величину и распределение величины времени жизни н. н.з. в монокристаллах кремния выращенных методом Чохральского, значительное влияние оказывает скорость охлаждение монокристалла в процессе выращивания. Увеличение величины времени жизни н. н.з. можно обеспечить применением специальных экранов и условий охлаждения монокристалла.