ОПТИМИЗАЦИЯ УСЛОВИЙ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ С УЧЁТОМ ОСОБЕННОСТЕЙ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРНЫХ ДЕФЕКТОВ

摘要

Установлено, что одним из важных показателей, определяющих выход годных приборов на основе монокристаллов полупроводниковых соединений, является однородность свойств по сечению и объёму монокристалла, Особенно остро проблема встаёт при переходе к технологиям приборов, имеющих нанометровые размеры. Решение проблемы повышения однородности возможно на основе использования специальных управляющих воздействий, выбор которых может быть проведен, например, на основе теории динамического хаоса. В основе оптимизации многофакторных процессов, к каким относится и метод Чохральского, в настоящее время лежит математическое моделирование в сочетании с экспериментальными данными о свойствах полученных монокристаллов. Показано, что использование синергетических подходов к моделированию таких процессов позволяет эффективно подбирать условия, обеспечивающие оптимизацию по параметру цена - качество. На основе анализа потоков тепла в системе расплав - кристалл показано, что средняя скорость роста определяется средним переохлаждением на фронте кристаллизации. Поддерживая это переохлаждение в пределах определенных значений можно обеспечить получение монокристаллов высокой однородности не только за счет снижения амплитуды колебаний температуры у фронта кристаллизации, но и за счет определенного периодического повышения этой температуры. В этом случае можно обеспечить "залечивание" дефектных участков кристалла по механизму "рост - подплавление дефектных участков - рост". Это позволяет, изменяя амплитуду и частоту колебаний температуры у фронта кристаллизации, управлять однородностью и структурным совершенством выращиваемых монокристаллов. Задача управления осложняется тем, что колебания температуры носят стохастический характер и зависят от множества факторов. Высокая стоимость экспериментов по подбору технологических условий практически не оставляет альтернативы методам математического моделирования с выходом на оптимизацию технологических условий.