азанные на рис. 27 поверхности отрыва глубоколегированных сурьмой монокристаллов кремния. В подтверждение того, что наблюдаемые картины связаны с процессами роста, свидетельствует высота террас, которая составляет 90-150 мкм, в то время как толщина остающейся при отрыве жидкой пленки < 10-30 мкм. Террасы оказались в данном случае значительных размеров из-за нарушения по-видимому, потока ступенек в тангенциальном направлении образовавшимися выделениями второй фазы. Эти выделения явились своеобразной преградой, задержавшей движение моноатомных ступенек, и тем самым способствовали их собиранию в группы. Отчетливо видно (см. рис. 27), что в случае выпуклого фронта рост начинается в центральной части, которая в дальнейшем тангенциально разрастается до размера диаметра монокристалла. При вогнутой в сторону затравки форме фронта движение ступенек происходит внутрь от нескольких центров на периферии. При сложной форме фронта, соответствующей схеме, приведенной на рис. 26, г, з, рост происходит от центральной части и от периферийных центров.

С точки зрения теории развитие грани (111) при росте монокристалла происходит только в том случае, когда на фронте кристаллизации возникает область, в которой теплоотвод совершается в направлении жидкости. Принципиально такое явление может возникнуть благодаря вращению кристалла и связанному с ним конвективному теплообмену, причем источником холодной жидкости могут быть слои, прилегающие к поверхности жидкость - атмосфера камеры.

Важной операцией в процессе выращивания монокристаллов кремния является эатравление.

Часто в начальный момент затравления на фронте роста можно наблюдать образование нового монокристалла (двойника), ориентированного к основному так, что в результате возникают два или несколько сросшихся монокристаллов. Сращивание происходит в строгой взаимной ориентации. В таком случае получается не моно-, а поликристалл. Возникающие двойники можно разделить на два типа: меняющие ориентацию монокристалла и не меняющие ее (ламели — усы).

Исследования показали, что местом зарождения двойников как первого, так и второго типов являются области формирования на боковой поверхности кристалла граней (111). Тщательное подплавление затравки в области граней (111) резко уменьшает вероятность образования двойников. Это может быть достигнуто путем изготовления затравок в виде таких призм, у которых ребра совпадали бы с местом расположения граней (111). Например, при выращивании монокристалла по направлению [111] затравка должна иметь форму правильной трехгранной призмы, боковые_ грани которой совпадают с кристаллографическими плоскостями {112), а при выращивании по [100] четырехгранной призмы с боковыми гранями, совпадающими с плоскостями {100} [25, 26]. Применение таких затравок в сочетании с высокой чисто14

\

той расплава (отсутствие инородных тугоплавких частиц) и, естественно, начальное подплавление позволяют с высокой воспроизводимостью в производственных условиях выращивать монокристаллы (практически 100 %-ное затравление на монокристалл).

Напротив, если затравочный кристалл, ось которого совпадает с [100], огранить боковыми гранями, совпадающими с плоскостями (110), то области формирования граней {111} смещаются на плохо подплавляе-мые средние части боковых поверхностей затравочного кристалла. В сочетании с переохлаждением расплава это приводит к увеличению вероятности одновременного двойникования по всем нижним плоскостям {Ш}, что приводит к образованию сложного двойникового комплекса, монокристаллические индивиды в котором отделены двойниковыми границами второго порядка [27, 28]. Таким приемом можно получить четырехсекторные кристаллы, содержащие четыре монокристалла (индивида) ориентации [122] каждый и разграниченные двойниковыми плоскостями второго порядка {122} (рис. 28). Применяя затравку, содержащую двойники определенной ориентации, можно получить более сложные комплексы [например, двух- и трехсекторные кристаллы с границами второго порядка (122) и (114)]. Основой при создании разных комплексов является то, что в двойниковых кристаллах кремния, индивиды в которых связаны между собой границами второго порядка, входящие двух-, трех и четырехгранные октаэдрические углы, образованные гранями {111} различных индивидов сростка, являются местом зарождения нового кристалла, находящегося в двойниковом положении ко всем индивидам сростка. Интересно отметить, что однажды сдвойникованный по одной из плоскостей (111) индивид двойнику ется еще раз по общим плоскостям {111} с прилегающими к нему индивидами. Это явление было названо авторами [29] вторичным двойникованием и в зависимости от симметрии двойникового комплекса и последовательности процессов двойникования оно может приводить к реставрации комплекса до монокристалла либо к перестройке в другой комплекс [29].

Рассмотрим теперь формирование дислокационной структуры в монокристаллах кремния.

Наблюдения за процессами в монокристаллах показывают, что имеются два источника возникновения дислокаций. Первый и