Введение. 
Разработка технологии выращивания монокристаллов

При разработке технологии выращивания монокристаллов любого полупроводникового материала определяют:

• 1) условия, благодаря которым осуществляется надежное получение монокристаллов с заданной кристаллографической ориентацией, а также со стехеометрической формой и оптимальными размерами;
• 2) рассмотрение влияний условий выращивания на возникновение в монокристаллах линейных и точечных дефектов;
• 3) рассмотрение условий введения в растущий кристалл легирующих примесей, а также зависимость их концентрации и распределения в объеме монокристалла от условий выращивания;
• 4) рассмотрение влияний примесей в монокристаллах на возникновение различных структурных несовершенств, а также влияние на характер распределения примесей структурных дефектов.

При выращивании монокристаллов используют процессы кристаллизации из растворов кристаллизующегося вещества в соответствующем растворителе, из паровой фазы или из расплавов.

В перечисленных выше случаях механизм роста кристалла, т. е. механизм, когда атомы питающей фазы присоединяются к растущему кристаллу, подчиняется законам повторимого роста.

Между окружающей средой и кристаллом всегда существует переходный слой, он образует физическую границу раздела фаз. Все молекулы или атомы, которые переходят из одной фазы в другую, какое-то время находятся в том слое, где происходят процессы, обусловливающие рост кристалла. Например, в процессе выращивания монокристаллов различных полупроводниковых материалов атомы вещества, которое кристаллизуется, выделяются в результате гетерогенной химической реакции, происходящей на поверхности растущего кристалла. В этом случае в переходном слое устанавливаются сложные химические равновесия. При этом малейшие отклонения от химических равновесий вызывают в кинетике роста резкие локальные изменения.

Таким образом, в значительной мере определяют кинетику роста состав и природа питающей фазы, а возникновение различных несовершенств изменяют внешние условия и состав.

Когда выбирают метод выращивания монокристаллов каждого данного вещества, в первую очередь опираются на изучении его химических и физических свойств. Например, если вещество будет характеризоваться большой упругостью пара, большой химической активностью и очень высокой температурой плавления, то практически процесс выращивания монокристаллов из расплава может оказаться очень трудно осуществимым, поэтому целесообразнее будет применить более медленные и менее производительные процессы выращивания из раствора или из паровой фазы.

Выбор метода выращивания нередко ограничивают некоторые свойства веществ; химическая активность в данном случае принимает особое значение. Выращивание монокристаллов полупроводников осуществляют с целью получения материала с воспроизводимыми и контролируемыми свойствами, зависящие от концентрации и природы примесей, которые присутствуют в решетке кристалла. Исходя из этого выбранный метод в первую очередь должен обеспечить возможность введения в решетку кристалла соответствующей примеси или точечного дефекта с определенной концентрацией, а также обеспечить сохранение чистоты исходных веществ. Отсюда, технология получения монокристаллов полупроводников связана с большим числом физико-химических задач. Помимо этого, процессы выращивания монокристаллов обязаны проводиться при строгом контроле условий: постоянство скорости механических передвижений, постоянство давления газообразных компонентов процесса, точное распределение температуры и ее регулирование.

полупроводниковый монокристалл растворитель летучий