3. Метод вытягивания с пьедестала.

Метод отличается от предыдущего тем, что с помощью индукционного нагрева, на поверхности поликристалла создается расплавленная зона, из которой происходит вытягивание монокристалла (рис. 27,б.). Метод применим только для материалов с высокой электропроводностью, что создает трудности в случае выращивания собственных полупроводников.

4. Бестигельная зонная плавка.

Метод заключается в локальном плавлении части вертикально расположенного слитка с последующим перемещением расплавленной зоны. Локальный разогрев осуществляют с помощью высокочастотного одновиткового индуктора (рис. 28.).

Плавящаяся часть подставляет собой поликристалл, а кристаллизующаяся – монокристалл. Для обеспечения монокристаллического роста первоначально зона формируется на границе раздела поликристаллического кристалла и специально ориентированной монокристаллической затравки. Обеспечение плоскостности фронта кристаллизации обеспечивается вращение в противоположных направлениях затравки и поликристалла.

Рис. 28. Метод бестигельной зонной плавки («плавающей» зоны) с диаметром индуктора меньше (а) и больше (б) диаметра слитка: 1 – слиток; 2 – расплавленная зона; 3 – индуктор.

Форма расплавленной зоны будет стабильна при условии равновесия в ней давлений создаваемых силами поверхностного натяжения и силой тяжести. Расплавленная зона удерживается за счет сил поверхностного натяжения. Максимальная длина расплавленной зоны определяется при постоянстве диаметров верхней и нижней частей слита из выражения:

, (26)

где g – ускорение свободного падения; .- плотность жидкой фазы; - поверхностное натяжение расплава.

Форма мениска зависит от направления движения зоны и соотношения диаметров плавящейся и кристаллизующейся частей слитка (рис. 29.). (В конечном итоге при постоянстве поверхностного натяжения стабильность мениска определяется массой расплава и площадью нижней поверхности расплавленной зоны).

Рис. 29. Форма мениска расплавленной зоны в зависимости от направления движения зоны при равных диаметрах поли- и монокристалла (а, б) и вне зависимости от направления движения зоны при неравенстве диаметров (в). 1 – поликристалл; 2 – монокристалл; 3 – расплавленная зона.

При диаметре индуктора больше диаметра поликристалла обычно диаметр монокристалла повторяет диаметр поликристалла. Например, этот метод применим для получения монокристаллического кремния диаметром 4045 мм (рис. 29, а и б).

Для увеличения диаметра монокристалла пытались реализовать разращивание монокристалла для реализации ситуации, показанной на рис. 29,в. Однако в этом случае необходимо обеспечить программируемую подачу поликристалла в расплавленную зону.

Другим решением является использование индуктора, с меньшим диаметром витка, чем диаметр проплавляемого слитка. В этом случае создается более равномерное тепловое поле. Мениск расплава в этом случае вогнутый (рис. 28,б). При этом движение зоны только вверх.

Такой способ выращивания позволяет получать кристаллы кремния больших размеров с диаметром до 200 мм. Метод обеспечивает высокое структурное совершенство кристаллов, позволяет гибко управлять процессом. Так получают наиболее чистые марки кремния.