Єгоров Сергій Геннадійович. Вплив характеристик розплаву на умови кристалізації та властивості вирощуваних кристалів кремнію : дис... канд. техн. наук: 05.16.03 / Запорізька держ. інженерна академія. - Запоріжжя, 2006.
Анотація до роботи:
Єгоров Сергій Геннадійович. Вплив характеристик розплаву на умови кристалізації та властивості вирощуваних кристалів кремнію. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.16.03 - Металургія кольорових металів. - Запорізька державна інженерна академія, Запоріжжя, 2005.
Проведено дослідження впливу конвекційних потоків в розплаві на розподіл фосфору та кисню в вирощуваних монокристалах кремнію. Встановлено, що в розплавленій зоні, яка утворюється в методі безтигельної зонної плавки, розвиваються наступні види конвекції: теплова, термокапілярна, відцентрова та електродинамічна. При взаємодії перерахованих видів конвекцій переважаючою стає теплова конвекція, якщо частота обертання монокристалу менше 50 мін-1. При частоті обертання монокристалу більше 50 мін-1 переважаючою стає відцентрова конвекція.
Під впливом конвекції відбувається перемішування розплаву, що впливає на розподіл домішок як в об'ємі розплаву, так і поблизу фронту кристалізації. Крім того, перемішування розплаву також змінює товщину дифузійного шару на фронті кристалізації монокристалу. Нерівномірний розподіл домішок в розплаві та різна товщина дифузійного шару приводять до неоднакового надходження домішок в монокристал. Одержана залежність товщини дифузійного шару від швидкості руху потоків розплаву, яка дозволила пояснити різку зміну у властивостях монокристалу при збільшенні швидкості його обертання.
За наслідками проведених досліджень було запропоновано метод, який дозволяє вирощувати високочисті монокристали кремнію з високим питомим електричним опором (3000 Омсм). Метод заснований на зворотно-поступальному русі початкового стрижня і не вимагає значних змін в стандартних промислових установках для вирощування монокристалів.
Оптимізовано вибір частоти струму додаткового (що підігріває) індуктору для процесу вирощування монокристалів кремнію методом вертикальної індукційної безтигельної зонної плавки;
У розплавленої зони, якаформується при вирощуванні монокристалів кремнію методом вертикальної індукційної безтигельної зонної плавки, розвиваються гідродинамічни потоки різної природи. В об'ємі розплаву розвиваються відцентрова (при наявності обертання) і теплова конвекції, у поверхневому шарі - електродинамічна й термокапілярна. Встановлено, що теплова й відцентрова конвекції формують конвекційні осередки, у той час як потоки розплаву, обумовлені електродинамічної і термокапілярної конвекціями, підсилюють або послабляють їх, залежно від напрямку їхнього руху;
Встановлено, що застосування безрозмірних критеріїв для опису розвитку потоків у розплаві повинне бути диференційоване по геометричним областях, у яких розвиваються окремі види конвекції. Так, можна зрівняти електродинамічну і термокапілярну конвекцію, тому що вони діють у поверхневому шарі розплаву. Аналогічно, можна порівнювати відцентрову і теплову конвекції, які діють в об'ємі розплаву.
Гідродинамічні потоки, що формуються, змінюють товщину дифузійного шару й, отже, ефективного коефіцієнта розподілу уздовж фронту кристалізації. Такий неоднорідний розподіл домішок на фронті кристалізації, а також нерівномірна товщина дифузійного шару на фронті кристалізації приводить до неоднорідного розподілу домішок у вирощуваних монокристалах;
Придушення розвитку конвекційних потоків у розплаві в результаті застосування зворотньо-поступального руху вихідного стрижня сприяє одержанню монокристалів кремнію з більше високим значенням питомого електричного опору. Додаток зворотньо-поступального руху змінює геометричні розміри розплавленої зони і тим самим руйнує конвекційні потоки, що формуються. Домішка довше перебуває в перегрітій області, що сприяє її випару і очищення від її монокристалів.
Червоный И.Ф., Егоров С.Г., Масленников В.О. Применение безразмерных критериев для описания состояния расплава кремния при БЗП // Металлургия: Сб. науч. тр. ЗГИА. – 2002. - №7. – С.90-95.
Червоный И.Ф., Егоров С.Г. Влияние технологических факторов на состояние расплава кремния при БЗП // Сб. докладов 8-го международного симпозиума ''Высокочистые металлические и полупроводниковые материалы''. – Харьков, 22-27 апреля 2002. – С. 87-89.
Egorov S.G., Chervonyi I.F., Kolobov G.A., Nikonenko A.P. The description of the silicon melt movement at the FZ process // International conference ''Science for Materials in the Frontier of Centuries: Advantages and Challenges''. – Kiev, 4-8 November 2002. – P.143-144.
Червоный И.Ф., Егоров С.Г. Магнитное поле плавильного и подогревного индукторов при бестигельной зонной плавке // Металлургия: Сб. науч. тр. ЗГИА. – 2003. - №7. – С.60-64.
Егоров С.Г., Червоный И.Ф., Колобов Г.А. Анализ влияния магнитного поля подогревающего индуктора на расплавленную зону при БЗП // Сб. докладов 4-ой международной научно-технической конференции ''Оборудование и технологии термической обработки металлов и сплавов''. – Харьков, 19-23 мая 2003. – С.320-323.
Червоный И.Ф., Швец Е.Я., Егоров С.Г., Колобов Г.А. О влиянии условий бестигельной зонной плавки (БЗП) на однородность распределения примеси по сечению монокристалла // Сб. докладов 4-ой международной научно-технической конференции ''Оборудование и технологии термической обработки металлов и сплавов''. – Харьков, 19-23 мая 2003. – С.324-326.
Червоный И.Ф., Швец Е.Я., Колобов Г.А., Егоров С.Г. О зависимости однородности радиального распределения примеси от условий БЗП // Теория и практика металлургии. – 2003. - №2 (34). – С.58-60.
Егоров С.Г., Червоный И.Ф., Никоненко А.П. Влияние частоты тока индуктора на степень очистки кремния при бестигельной зонной плавке // Металлургия: Сб. науч. тр. ЗГИА. – 2003. - №8. – С.63-65.
Егоров С.Г., Червоный И.Ф., Швец Е.Я. Исследование электромагнитных полей плавильного и подогревающего индукторов при бестигельной зонной плавке // Современная электрометаллургия. – 2003. - №2 (71). – С.34-37.
Егоров С.Г., Швец Е.Я., Головко О.П., Червоный И.Ф. Распределение примеси в процессе БЗП кремния с учетом конвекций в расплаве // Сб. докладов 6-ой международной научно-технической конференции ''Оборудование и технологии термической обработки металлов и сплавов''. – Харьков, 16-20 мая 2005. – С.140-142.
Егоров С.Г., Швец Е.Я., Червоный И.Ф. Поиск оптимальной частоты тока подогревающего индуктора бестигельной зонной плавки // Сб. докладов 6-ой международной научно-технической конференции ''Оборудование и технологии термической обработки металлов и сплавов''. – Харьков, 16-20 мая 2005. – С.78-80.
Червоный И.Ф., Егоров С.Г., Швец Е.Я. К вопросу о взаимосвязи однородности монокристаллов кремния и потоков расплава в процессе БЗП // Сб. докладов международной конференции ''Стратегия качества в промышленности и образовании''. – Варна, 3-10 июня 2005 г. – С.129-130.
Єгоров С.Г., Швець Є.Я., Червоний І.Ф., Головко О.П. Вплив потоків в розплаві на розподіл домішки під час безтигельного зонного плавлення // Металургія: Зб. наук. пр. ЗДІА. – 2005. - №12. – С.57-62.
Никоненко А.П., Швец Е.Я., Червоный И.Ф., Егоров С.Г. Оптимизация контроля качества поликристаллического кремния // Металлургия: Сб. науч. тр. ЗГИА. – 2004. - №10. – С. 97-99.
Егоров С.Г., Червоный И.Ф., Швец Е.Я. Влияние движения расплава на толщину диффузионного слоя при выращивании монокристаллов кремния методом индукционной бестигельной плавки // Теория и практика металлургии. – 2005. - №4-5 (47-48). – С. 100-104.
