掺锗直拉硅体单晶的生长

作者：张维连; 赵红生; 陈洪建; 孙军生; 张恩怀锗硅单晶永磁场直拉法对流

摘要：为了控制锗在硅中的分凝和分布的均匀性,抑制熔体中因重力场引起的无规律热对流和质量对流,文中设计制造了一种新型的环型永磁场直拉炉(PMCZ法),生长了掺锗量0.1～5.0%(Ge : Si重量比)、φ65 mm和φ52mm的硅锗体单晶,拉速一般控制在0.2～0.5mm/分.当磁场强度较高时,熔体中由于重力场引起的热对流和质量对流在一定程度上被抑制,类似于空间微重力环境生长晶体的条件,晶体中锗和氧杂质分布均匀性的问题得到了较好地控制.文中利用扫描电子显微镜(SEM)能谱分析和二次离子质谱(SIMS)等方法观测了PMCZ法生长的掺锗Si单晶中锗的分布状况.发现用PMCZ法生长的锗硅晶体比常规CZ法生长的晶体杂质均匀性要好些.同时发现,由于晶体生长速率很低,使得掺锗硅中产生了大量的过饱和氧的微沉淀.这些微沉淀经过1 250℃热处理后会溶解消失.在晶体尾部,由于锗在硅中的分凝系数小于1,使得锗在熔体中高度富集,产生了"组份过玲现象",出现了枝状结晶生长.

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