Проект 2.1. Внедрение технологических исследований и разработка оптимизированного электронно-лучевого нагревателя для производства материалов высокой чистоты.

В проекте «Центр компетенций в области машиностроения» НИР №2.1 «Технологические исследования и разработка оптимизированного электронно-лучевого нагревателя для получения материалов высокой чистоты» Идентификационный номер № 1.2.1.1/18/А/008
были поставлены две цели:
– устранение источников примесей, попадающих в расплав материала в виде ионов, находящихся вокруг электронного луча.
– создание системы отклонения электронного пучка между фокусирующими катушками и газовой камерой, которая предотвратила бы попадание медленных частиц примеси (ионизированных и не ионизированных) в ростовую камеру кремния (Si).

1. Обе цели проекта выполнены
1.1. Повышена чистота стержней , выращиваемых в процессе ЭЛП, из которых получены монокристаллы успешно прошедшие опробование. Содержание алюминия в стержнях удалось снизить в 2,5 раза (до 400 ppta), а бора почти в 2 раза (до 200 ppta). Достигнутые параметры обеспечивают ограниченную возможность применения этих стержней в производстве монокристаллов для микроэлектроники.При этом по одному из важнейших параметров — содержанию кислорода, эти монокристаллы существенно превосходят серийный кремний. Есть некоторое преимущество и в радиальном распределении удельного сопротивления (по отчету предприятия, тестировавшего монокристаллы, полученные из этих стержней ).
1.2. Установка усовершенствована для получения высокочистых материалов методом электронно-лучевой плавки -настроена ГДО, повышена чистота и воспроизводимость процессов. Разработаны математическая модель и конструкция блока магнитной сепарации на основании системы отклонения электронного пучка между фокусирующими катушками и газовой камерой для предотвращения попадания частиц примеси (ионизированных и не ионизированных) в ростовую камеру кремния (Si). Таким образом сделан задел для дальнейшего повышения чистоты выращиваемых монокристаллов.
2. На лабораторном оборудовании освоен процесс контроля качества стержней путем вытягивания контрольного монокристалла, который можно контролировать методом FTIR спектроскопии, характеризующимся максимально достигнутым разрешением по наиболее важным примесям в кремнии. Дополнительным преимуществом решения является возможность его реализовать в Риге, на имеющейся аппаратуре CFI LU. Кроме того, на апробированной в проекте методике, на основании экспериментально уточненных в проекте эффективных коэффициентов распределения примеси теперь возможно оценивать качество монокристаллов, выращиваемых из стержней, которые и являются продуктом для продажи.
3. Комплекс оборудования по механической обработке адаптирован для обработки выращенных стержней диаметром до 250 мм для подготовки из них пьедесталов для выращивания монокристаллов.
4. На основании полученных результатов целесообразно разработать методику контроля методом FTIR спектроскопии примесей железа и меди в кремнии для определения их количества в контрольных монокристаллах и оценки по этим данным качества полученных стержней.