Основные принципы и технологические схемы

Схема способа HRG представлена на рис. 6.1. Расплав находится в кварцевом тигле 8, который, в свою очередь, расположен в графитовом контейнере 9. У правого края кварцевого тигля имеется насадок, от ко­торого и вытягивается лента. Кромка насадка расположена ниже уровня расплава в основном тигле так, что между ней и лентой имеется доста­точно высокий мениск расплава. Температура поддерживается рези­стивными нагревателями 7, а рабочий теплоотвод происходит с по­верхности расплава 3. С целью переохлаждения для инициации росто­вого процесса на затравку поверхность обдувается потоком инертного газа 1 через устройства 2, распределяющие поток. В результате на по­верхности образуется зона кристаллизации длиной L. Плавающая кремниевая лента 5 непрерывно стягивается с поверхности со скоро­стью vB, проходя через направляющие 4 и управляющие ролики 6. Толщина ленты в результате регулирования теплоотвода на длине L изменяется, а головная часть ленты здесь имеет форму растущего клина (РК).

Для нормального хода процесса уровень расплава в тигле должен поддерживаться постоянным. Наилучшим способом подпитки, по — видимому, была бы подача порошкового кремния (см. рис. 4.11), а для слежения за уровнем может быть применена лазерная система [2] (см. рис. 5.5).

По мнению автора работы [3], способ HRG обладает по сравнению с другими технологиями получения ленточных кристаллов рядом пре­имуществ.

1. Поскольку горизонтальную поверхность расплава и растущий кристалл легко охладить сверху, можно сформировать тонкий одно­родный переохлажденный слой вдоль поверхности расплава, а следова­тельно, обеспечить выращивание тонкого ленточного кристалла.

2. Из-за того, что легко создать поверхность расплава большой площади, можно выращивать плоский ленточный кристалл большого поперечного размера.

3. Так как формообразование кристалла происходит без ФО, то можно выращивать кристалл достаточного размера и без дополнитель­ных вредных примесей.

4. Вследствие того, что скрытая теплота кристаллизации легко рассеивается в атмосферу с большой растущей поверхности кристалла, можно обеспечить значительные скорости выращивания.

Однако реализация данного способа столкнулась со значительны­ми техническими и технологическими трудностями [3]:

— быстрый рост дендритов, наблюдающийся при затравлении или даже во время ростового процесса (рис. 6.2);

— образование нароста около перехода затравка-лента, возникаю­щего в результате неустойчивости мениска и переливания (сбрасыва­ния) расплава через рабочую кромку тигля (рис. 6.3);

Рис. 6.4. Иллюстрация проблемы образования паразитного кремние­вого мостика между затравкой и тиглем в способе HRG [3].

/ — сопло; 2 — затравка; 3 — мостик;

4 — насадок тигля; 5 — поток охлаж­дающего газа; б — уровень расплава.

— случайное образование паразитного твердого мостика между за­травкой (или растущим кристаллом) и тиглем (рис. 6.4);

— затруднение с одновременным контролем непрерывного поступ­ления исходного материала и вытягивания ленты;

— необходимость очень точного поддержания пространственного градиента температур (т, е. малая устойчивость к температурным флук­туациям);

— большая открытая поверхность расплава, способствующая по­ступлению дополнительных примесей из атмосферы ростовой установ­ки;

— требование очень высокого мастерства операторов как следствие вышеотмеченных проблем.