Моделирование процесса выращивания полупроводниковых монокристаллов методом Чохральского

Кирилл Владиславович Сухорученков; Евгения Владимировна Мараева; Ольга Анатольевна Александрова

doi:10.32603/2071-2340-2021-4-99-108

Кирилл Владиславович Сухорученков Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина), ул. Профессора Попова, 5, корп. 3, 197376, Санкт-Петербург, Россия
Евгения Владимировна Мараева Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина), ул. Профессора Попова, 5, корп. 3, 197376, Санкт-Петербург, Россия
Ольга Анатольевна Александрова Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина), ул. Профессора Попова, 5, корп. 3, 197376, Санкт-Петербург, Россия

DOI: https://doi.org/10.32603/2071-2340-2021-4-99-108

Ключевые слова: метод Чохральского, полупроводниковый монокристалл, среда программирования LabVIEW, уравнение электронейтральности

Аннотация

Работа посвящена созданию виртуального прибора в среде LabVIEW, позволяющего моделировать процесс выращивания кристалла в зависимости от технологических параметров. В качестве рассматриваемого технологического процесса выбран метод выращивания монокристаллов путем вытягивания их вверх со свободной поверхности большого объема расплава с инициированием начала кристаллизации путем внесения затравочного кристалла (или нескольких кристаллов) заданной структуры и кристаллографической ориентации, находящегося в контакте со свободной
поверхностью расплава (метод Чохральского). Виртуальный прибор предназначен для использования студентами и преподавателями в очном режиме и в условиях дистанционного обучения.

Биографии авторов

Кирилл Владиславович Сухорученков, Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина), ул. Профессора Попова, 5, корп. 3, 197376, Санкт-Петербург, Россия

Cтудент 1 курса магистратуры, кафедра Микро- и наноэлектроники СПбГЭТУ «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина), skv1999@yandex.ru

Евгения Владимировна Мараева, Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина), ул. Профессора Попова, 5, корп. 3, 197376, Санкт-Петербург, Россия

Кандидат физико-математических наук, доцент кафедры Микро- и наноэлектроники СПбГЭТУ «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина), jenvmar@mail.ru

Ольга Анатольевна Александрова, Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина), ул. Профессора Попова, 5, корп. 3, 197376, Санкт-Петербург, Россия

Кандидат физико-математических наук, доцент кафедры Микро- и наноэлектроники СПбГЭТУ «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина), oaaleksandrova@gmail.com

Литература

J. Travis, LabVIEW for edition – Prentice Hall, Мoscow: DMK Press; PriborKomplekt, 2005 (in Russian).

N. A. Lashkova, N. V. Permiakov, A. I. Maximov, Yu. M. Spivak, and V. A. Moshnikov, “Local Analysis Of Semiconductor Nanoobjects By Scanning Tunneling atomic Force Microscopy,” St. Petersburg Polytechnic University Journal — Physics and Mathematics, no. 213, pp. 31–42, 2015 (in Russian); doi: 10.5862/JPM.213.3

L. Matyushkin, “Software For Absorption And Luminescence Spectra reseach Of Quantum-sized Nanostructures,” Tekhnicheskie nauki — ot teorii k praktike, no. 24, pp. 154–158, 2013 (in Russian).

Yu. M. Tairov and V. F. Tsvetkov, Tekhnologiya poluprovodnikovykh i dielektricheskikh materialov: ucheb. dlya vuzov, St. Petersburg, Russia: Izd-vo “Lan”, 2003 (in Russian).

D. D. Avrov, O. A. Aleksandrova, A. O. Lebedev, et al., Tekhnologiya materialov mikroelektroniki: ot mineral’nogo syr’ya k monokristallu: ucheb. posobie, St. Petersburg, Russia: Izd-vo SPbGETU “LETI”, 2017

(in Russian).

X. F. Qi, W. C. Ma, Y. F. Dang, et al., “Optimization of the melt/crystal interface shape and oxygen concentration during the Czochralski silicon crystal growth process using an artificial neural network and a genetic algorithm,” Journal of Crystal Growth, vol. 548, p. 125828, 2020; doi: 10.1016/j.jcrysgro.2020.125828

C. M. Chen, R. X. Yang, N. F. Sun, et al., “Influence of melt convection on distribution of indium inclusions in liquid-encapsulated Czochralski-grown indium phosphide crystals,” Journal of Materials Science-Materials in Electronics, vol. 31, no. 22, pp. 20160–20167, 2020; doi: 10.1007/s10854-020-04537-7

J. Zhang, D. Liu, Y. N. Pan, “Suppression of oxygen and carbon impurity deposition in the thermal system of Czochralski monocrystalline silicon,” J. Semiconductors, vol. 41, no. 10, p. 102702, 2020.

M. S. Vegad and N. Bhatt, “Numerical Investigation of Effect of Temperature Profile Imposed on the Crucible Surface on Oxygen Incorporated at the Crystal Melt Interface for 450 mm Diameter Silicon Single Crystal Growth in Presence of CUSP Magnetic Field Using Czochralski Technique,” Silicon, vol. 13, no. 11, pp. 3909-3925; doi: 10.1007/s12633-020-00655-3