66)67)68) Основные требования к полупроводниковым материалам.Сравнительная характеристика основных методов получения монокристаллов.Методы кристаллизации из расплава. Коэффициент сегрегации.

Параметры полупроводниковых материалов, а следовательно, и характеристики приборов, изготовленных из них, очень чувствительны к наличию примесей и других дефектов кристаллического строения. Поэтому к полупроводниковым материалам предъявляются жесткие требования по степени чистоты (предельно допустимому содержанию примесей), однородности и совершенства структуры.

При изготовлении большинства полупроводниковых приборов используют монокристаллические материалы, для получения которых существует много методов. Наиболее распространены методы направленной кристаллизации из расплава и газовой фазы.

Методы кристаллизации из расплава позволяют осуществлять:

• выращивание монокристалла полупроводника в заданном кристаллографическом направлении;

• очистку монокристалла от вредных примесей;

• введение в монокристалл легирующих примесей в требуемой концентрации для получения нужного типа проводимости;

• контроль распределения примеси по объему материала;

• минимизацию плотности дислокаций.

Важным обстоятельством использования методов кристаллизации из расплава является неодинаковая растворимость примесей в твердой и жидкой фазах. Интенсивность очистки или легирования определяется коэффициентом сегрегации:

К0 = СтвСж,

где Ств, Сж – концентрация примеси в твердой и жидкой фазах.

Эффективная очистка происходит, когда К0 < 1, при этом концентрация примеси в твердой фазе ниже, чем в расплаве.

Если К0 > 1, имеет место легирование; твердая фаза обогащается примесью.

Если К0 ~ 1, то не происходит ни очистки, ни легирования.

Методы кристаллизации из расплава подразделяются на две группы:

• методы выращивания из собственно расплава;

• методы зонной плавки (очистка, перекристаллизация).