Процес на Чохралски

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към: навигация, търсене
Израстване на силициев монокристал по процеса на Чохралски


Процес на Чохралски e метод на израстване на кристали, използван за получаването на единични (моно-)кристали от полупроводници ( силиций, германий или галиев арсенид), метали ( паладий, платина, сребро, злато) или соли. Процесът носи името на полския учен Ян Чохралски, който открива метода през 1916, докато изучава скоростта на кристализиране на металите.

Процес[редактиране | edit source]

Тъй като процесът има най-широко приложение за израстване на силициеви монокристали, тук ще бъде описан този случай.

Първата стъпка от процеса е разтапянето на силиций с висока степен на чистота в тигел, най-често направен от кварц. Към силиция се прибавят примеси (най-често бор или фосфор), които променят електрическите свойства на силиция (при прибавяне на бор се получва n-силиций (с n-проводимост), а при прибавяне на фосфор - p-силиций (с p-проводимост)). Температурата на силиция се понижава до близка на тази на втвърдяването, след което в него се потапя пръчка, която има на върха си силициев монокристал (“зародиш”). Понеже кристалът на върха на пръчката има по-ниска температура от тази на разтопения силиций, силицият в непосредствена близост до него се втвърдява и залепва за него. Пръчката се изтегля нагоре и едновременно се върти (със скорост 3-4 сантиметра в час и 1-2 оборота в минута). Чрез прецизно контролиране на температурата и скоростта на въртене на пръчката е възможно да бъде изтеглен голям монокристал. За да се избегне окисляването, целият процес се извършва в среда на инертен газ (например аргон) и в камера от инертен материал (например кварц).

Размери[редактиране | edit source]

Най-големите силициеви кристали са с големина 400 mm в диаметър и 1 до 2 метра дълги. Кристалите с диаметър 200 mm и 300 mm са стандартни в индустриалните процеси. От кристалите се нарязват тънки силициеви подложки (обикновено с дебелина 0,2 - 0,75 mm и при спазване на ориентацията на кристалографските равнини) и се полират до изключителна гладкост за направата на интегрални схеми.


Вижте също[редактиране | edit source]