3.1 Розрахунок параметрів росту розплаву і зливків монокристалів германія методом Чохральского

В ихідні дані: Варіант 15:

D’=2,55; H’=0,8; f=1,5 мм/хв; D_T=153 мм;

1. Розрахунок маси розплаву Мр

Для отримання якісних монокристалів необхідно, щоб кристал ріс у відносно великому об’ємі рідини. Припустимі норми для монокристала (зливка) визначаються зі співвідношень:

,

де D – діаметр зливка, мм;

D_Т – діаметр тигля, мм;

H – висота тигля, мм;

З цих співвідношень визначаємо діаметр зливка та висоту тигля:

Визначаємо масу розплаву за формулою:

,

де – об’єм розплаву, мм³;

– густина розплаву; г/мм³.

(г)

2. Розрахунок довжини зливка кристалу, що вирощується

Довжина зливка розраховується за формулою:

,

де – об’єм зливка, мм³;

– площа поперечного перерізу зливка, мм²;

– маса зливка, г; ;

– густина зливка; ;

3. Розрахунок висоти розплаву в тиглі

Для запобігання появи високих градієнтів температур між розплавом і кристалом, що вирощується, після завершення процесу в тиглі повинен залишитись певний об’єм розплаву. Вибір цього об’єму здійснюється зі співвідношення:

,

де – об’єм розплаву, що має залишитись в тиглі, мм³;

Таким чином:

Звідси визначаємо висоту розплаву в тиглі :

4. Розрахунок часу вирощування монокристалу

де –швидкість росту, мм/хв.

Висновок:Ознайомився з оцінюванням параметрів розплаву і зливків монокристалів германію під час росту та визначив час росту монокристалу германію за методом Чохральського.

Контрольні запитання

1. Варіанти реалізації методу Чохральського.

2. Суть контейнерного методу Чохральського.

3. До чого призводить термоудар в методі Чохральського?

4. Які вимоги до затравок у методі Чохральського?

5. Від чого залежать градієнти температури в розтопі (метод Чохральського).

6. Які причини смугастої неоднорідності в кристалах, одержаних мето­дом Чохральського?

7. Які критерії підбору матеріалу контейнера для вирощування напівпровідникових кристалів?

8. Який основний контейнерний матеріал у напівпровідниковому виробництві?

Перелік прийнятих в роботі позначень

D - діаметр зливка;

, - густини розплаву і кристалу;

f - швидкість кристалізації;

g - доля закристалізованої маси або об'єму розплаву;

L-довжина зливку;

М_тв, М_р - маси кристалу, розплаву;

 - час кристалізації.