Основные принципы и технологические схемы

Схема способа ESR представлена на рис. 5.6. [7, 8]. Натянутые гра­фитовые или кварцевые нити (струны) 4 проходят через отверстия в дне тигля и непосредственно через расплав кремния 3. Пленка расплава, об­разующаяся между струнами, кристаллизуется в ленту при вытягивании

вверх. Толщина ленты задается затравкой, а далее определяется теплоот­водом от ленты, мениска 2 и поверхности расплава, а также контроли­руется скоростью вытягивания. В отличие от способа D-Web, где денд­ритный рост обеспечивается очень точным поддержанием соответст­вующей конфигурации температурного поля (см. рис. 5.2), способ ESR (ESP) характеризуется довольно высокой устойчивостью к температур­ным колебаниям, выдерживая перепады ±5-10 °С [7, 8]. Ввиду высокой стабильности и легкого контроля ростового процесса в способе ESR удается выращивать сразу несколько лент из одного тигля [8].

С одной стороны, ESR-способ требует, чтобы высота расплава в тигле была достаточной для поддержания симметричного мениска ме­жду струнами (шаг >10 мм), с другой — уровень расплава должен быть таким, чтобы можно было избегать проливания через отверстия в дне тигля, в которые протягиваются струны. В [7] получена формула, отра­жающая связь между диаметром отверстий dQ и стабильной высотой расплава (мм),

й = 67,4/<4-5,82,

причем рабочей точкой является значение hi2.

В качестве материала струн использовался графит или кварц [7]. В том и другом случаях есть свои преимущества и недостатки. У графита главный недостаток — это образование SiC при контакте с расплавом, у кварца — размягчение при высоких температурах. Однако использова­ние кварца предопределяет большую чистоту лент л-Si.

Существенным моментом является близость коэффициентов тер­мического расширения материала струн с кремнием. В противном слу­чае кремниевая лента может коробиться и даже разрушаться.

На экспериментальной установке [8] выращивалась лента ши­риной 5,6 см при скорости 1,93 см/мин. Лента отрезалась кусками по 75 см длиной без прерывания роста. При 100-часовом цикле выращи­вания 96% времени уходило на рост ленты и только 4% — на замену катушки со струнами и другие операции. В течение такого цикла было выращено более 11 м (62 ООО см2) ленты, т. е. средняя производитель­ность составила 10,3 см2/мин. Способом ESR выращивались ленты до Ю см шириной [8]. Он позволяет выращивать ленты разной толщины, например в [7] — 100-2000 мкм.

Авторы работы [8] привели сравнение ряда способов получения кремниевой ленты (см. табл. 5.1).