В основных принципах отечественные и зарубежные разработки IS-способа сходны и отличаются от варианта на рис. 3.1,6 отсутствием соприкосновения стенок тигля с расплавом, так как в основном приме­няется не резистивный нагрев, а индукционное расплавление нижней части заготовки из исходного n-Si и пропускание расплава через фор — мообразователь. Такая схема, естественно, обеспечивает большую чис­тоту получаемого материала.

Мировые разработки. Схема реализации IS-способа, предложен­ная RCA Laboratories в работе [25], представлена на рис. 4.17. Процесс проводился в атмосфере аргона. В качестве материала ФО использо­вался пиролитический нитрид бора (p-BN) фирмы Union Carbide Corp. (США). Нитрид бора не смачивается расплавом кремния (см. табл. 4.1), но приводит к дополнительному легированию кремния бором и азотом и образованию на поверхности ФО тонкого смачиваемого слоя P-Si3N4. Особенностью схемы (рис. 4.17) является использование выравнивате­ля температурного поля из пироуглерода (р-С) и V-образной формы контейнера-формообразователя. Суть этого в том, что монокристалли — ческий р-С имеет теплопроводность Я, вдоль базисных кристаллогра­фических плоскостей в 200 раз выше, чем вдоль перпендикулярной им оси. Аналогично соотношение Я, и для p-BN, только различие всего в 20 раз. В результате в плоскости контейнера формообразователя (рис. 4.17, 4) происходит выравнивание температуры, а вдоль оси растущей ленты обеспечивается высокий градиент температуры, повышающий устойчивость и позволяющий достигать высокой скорости роста. Для стабилизации ширины ленты поддерживается небольшой горизонталь­ный градиент температур.

При выращивании Si-ленты использовалась монокристаллическая затравка с ориентацией {110} <211>. Затравкой служила пластина кремния, вырезанная из слитка СЧ-Si (р-тип, 10 Ом-см). Обычный раз — ! мер затравки составлял 1-2 см по ширине, 100 мкм толщиной и 4-7 см і длиной. Держатель затравки изготавливался из алюминиевого прутка I 6 мм в диаметре.

Выращиваемая кремниевая лента была 2 см в ширину, от 50 до 800 мкм в толщину и 15 см в длину (длина ограничивалась величиной 1 хода механизма вытяжки). Попытка получить ленту толщиной 250 мкм | из отверстия в ФО, имеющем размеры 2,5 см по ширине, 250 мкм по Ї зазору и 300 мкм в высоту, не удалась [25]. *

і;

Российские разработки. Российский вариант IS-способа, пред — ставленный на рис. 4.18 [12], разрабатывался в исследовательской ла — боратории Подольского химико-металлургического завода. Он отлича — ется тем, что лента вытягивается прямо в воздух, т. е. выращивание л-Si идет в окислительной атмосфере, а также прямым водяным охлаждени — 1 ем ленты (ср. с рис. 4.6). Тонкая оксидная пленка на поверхности рас — | плава увеличивает эффективную капиллярную постоянную, уменьшает 1 угол роста и позволяет на 30-40% увеличить высоту мениска по срав- 1 нению с выращиванием лент в вакууме или в аргоне. При этом повы — 1 шается устойчивость выращивания. Рост ленты вниз и интенсивный теплоотвод позволили реализовать скорость выращивания более 9 * см/мин [12], что в 3-4 раза выше, чем в прямом ST-способе. Увеличе — а ние скорости вытяжки очень заманчиво, но очевидно, что в быстро ox — I лаждаемой ленте очень высок уровень напряжений; часто она оказыва — | ется хрупкой.

Исследование тепловых условий выращивания [12] показало, что использование индукционно нагреваемого экрана в зоне 2 (рис. 4.18) существенно уменьшает осевой градиент температуры в зоне 1 и вы — | равнивает температуру по ширине ленты. Это в 3-4 раза уменьшает | уровень остаточных напряжеьий по сравнению с лентами, выращен­ными без такого экрана.

При выращивании лент кремния использовались затравочные плас­тины, изготовленные из ранее выращенных лент, а также прямоуголь­ные монокристаллические пластины размером 50х20х(0,3-0,8) мм, бо­ковая поверхность которых параллельна плоскости (111). Затравочные кристаллы ориентировались в направлении роста <110> и <321>. В разработанном тепловом узле удавалось получать кремниевые ленты шириной до 48 мм, длиной до 1,2 м, толщиной 0,4-0,8 мм.