монокристалл-пластина требуют
создания прецизионных большегрузных, высокопроизводительных и полностью
автоматизированных ростовых установок. Если, например, в производстве
монокристаллов кремния диаметром 200 мм используются печи с загрузкой до
150 кг, а диаметром 300 мм — до 250...300 кг, то переход на
выращивание монокристаллов диаметром 450 мм требует создания
ростового оборудования на загрузку 550...600 кг. При этом диаметр
используемых кварцевых тиглей увеличивается до 0,9...1,0 м
[1].
В настоящее время основной
продукцией на мировом рынке полупроводникового кремния являются
монокристаллы и пластины диаметром 150 и 200 мм. В 2001 г. ведущие
производители кремния начали производство бездислокационных монокристаллов
и пластин диаметром 300 мм. Ожидается, что к 2005—2006 гг. объемы
производства пластин диаметром 300 мм сравняются с таковыми для пластин
диаметром 200 мм, а в дальнейшем существенно их превысят. Кроме того,
следует иметь в виду, что уже разработана и проходит опытно-промышленное
опробование технология выращивания бездислокационных монокристаллов
(и изготовления из них пластин) диаметром 400...450 мм.
Однако решение проблемы
выращивания монокристаллов больших диаметров за счет последовательного
увеличения массы исходной загрузки и размеров используемых кварцевых
тиглей на каждом новом этапе увеличения диаметра слитка становится все
менее экономически эффективным, т. к. связано с существенным
увеличением энергозатрат, удорожанием тиглей и повышением расходов на
обеспечение безопасных условий труда. С этой точки зрения особого
внимания заслуживает метод вытягивания расплава с непрерывной подпиткой
гранулированным или измельченным поликристаллическим кремнием. Основным
преимуществом этого метода является возможность выращивать кристаллы
большой массы из относительно небольшой и постоянной по объему ванны
расплава в тиглях меньшего размера. Есть и другие принципиальные
преимущества: обеспечение повышения однородности распределения примесей по
длине и в поперечном сечении выращиваемого кристалла; решается проблема
поддерживания постоянной формы фронта кристаллизации и неизменных
тепловых условий у границы раздела кристалл — расплав на протяжении
практически всего процесса. В настоящее время этот метод доведен до уровня
промышленного использования.
С точки зрения повышения
экономических показателей процесса несомненно перспективен и метод
полунепрерывного вытягивания монокристаллов с периодической
дозагрузкой горячего кварцевого тигля
