Метод Чохральского

Введение.

       Методы выращивания монокристаллов из расплава можно разделить на две группы:

1) методы с малым объемом  расплава (методы Вернейля и зонной плавки и т.п.);

2) методы с большим  объемом расплава, собственно к которым и относится метод Чохральского.

Величина объема расплава влияет на характер и интенсивность ряда физико-химических процессов, происходящих в расплаве и для некоторых веществ следует  ограничить время пребывания в расплавленном  состоянии, т.е. их следует выращивать методами с малым объемом расплава (расплавленное вещество может подвергаться, диссоциации, а продукты диссоциации испаряться в атмосферу).

       Метод Чохральского используется для выращивания кристаллов элементов и химических соединений, устойчивых при температурах плавления-кристаллизации. В основном оксидных материалов — корунд, ИАГ, ниобат лития, силлениты и, в первую очередь, монокристаллы полупроводников — кремния, германия, арсенида и фосфида галлия. Основной объем монокристаллического кремния (80-90%) потребляемого электронной промышленностью, т.е. фактически весь кремний, используемый для производства интегральных схем, производится этим методом.

  Монокристалл кремния, выращенный по методу Чохральского

Сущность метода.

Рассмотрим сущность метода на примере  выращивания монокристаллов кремния.

Упрощенная схема установки, в которой реализован метод Чохральского, представлена на рис. 2.1. На рисунке цифрами обозначены: 1 – расплав кремния;

2 – монокристаллический слиток кремния; 3 – кристалл-затравка; 4 – кварцевый тигель; 5 – вал затравки; 6 – вал тигля; 7 – водоохлаждаемый кожух.

Сущность  метода Чохральского заключается в следующем. Чистый, свободный от дислокаций кристалл-затравка, с кристаллографической ориентацией (111) или (100), приводится в соприкосновение с поверхностью расплавленного кремния. Слой расплава кремния, находящийся в контакте с кристаллом-затравкой, кристаллизуется, причем структура образующейся твердой фазы кремния полностью повторяет структуру кристалла-затравки. Вращая кристалл-затравку и одновременно перемещая ее вверх, можно вытянуть из расплава монокристаллический слиток кремния цилиндрической формы. Диаметр слитка может быть разным. В настоящее время освоена технология получения слитков, диаметр которых равен 300 мм.

Кристалл-затравку и тигель обычно вращают в противоположные стороны, что обеспечивает радиальную однородность температурного поля, а также способствует однородности растущего кристалла. Желательно, чтобы скорость вращения была максимально возможной, поскольку это позволяет вывести дислокации за пределы кристалла. Легирование слитка осуществляют путем добавления в расплав сильно легированных гранул кремния. При этом на однородность распределения примесных атомов по слитку сильное влияние оказывает явление сегрегации (явление изменения состава, структуры и свойств поверхностных слоёв атомов вещества в конденсированном, то есть в твёрдом или жидком состояниях. Причина поверхностной сегрегации — резкое изменение атомной структуры (уменьшение числа соседних атомов) в поверхности по сравнению с объёмом).

Явление сегрегации примесных атомов обусловлено различной растворимостью атомов в жидкой и твердой фазах и сопровождается перераспределением концентрации примеси на границе раздела двух фаз. Отношение концентраций примесей в твердой и жидкой фазах называется коэффициентом сегрегации примеси.

Коэффициенты  сегрегации некоторых примесных атомов видны в таблице

Видно, что  наибольший коэффициент сегрегации у фосфора, значит концентрация фосфора в твердой фазе значительно больше, чем в жидкой по сравнению с аллюминием.

Термодинамика и  кинетика фазового перехода.

Для стабилизации тепловых условий  на фронте кристаллизации часто применяют  прием, связанный с поддержанием уровня расплава в одном и том  же месте тепловой системы. В этом случае по мере выращивания монокристалла  тигель с расплавом перемещается вверх.

Принимая, что отвод тепла кристаллизации осуществляется только через кристалл, уравнение теплового баланса:

где L - удельная теплота плавления; dm/dt - скорость перехода вещества из расплавленного состояния в твердое; k_ж, k_тв - коэффициенты теплопроводности расплава и кристалла соответственно; dT/dx₁ dT/dx₂ - градиенты температуры в точках 1 и 2 вблизи границы раздела фаз в расплаве и кристалле соответственно; А₁ и А₂ - площади изотерм в тех же точках 1 и 2.

Из этого уравнения можно получить максимальную скорость выращивания кристалла при отсутствии градиента температуры в расплаве:

где - максимальная скорость выращивания

- плотность кремния в твердом состоянии.

Максимальная  скорость выращивания монокристалла заданного диаметра определяется переохлаждением расплава, величина которого связана с кристаллографическим направлением выращивания, наличием дислокаций, концентрацией примесей в расплаве, и температурными градиентами в растущем монокристалле и расплаве. Кроме того, переохлаждение расплава зависит от тепловой системы (включая расположение в ней тигля с расплавом кремния), скорости выращивания и скоростей вращения тигля и кристалла. Необходимо отметить, что на рост монокристаллов большое влияние может оказывать появление кристаллов кремния на стенках тигля (паразитная кристаллизация). Быстро распространяясь по поверхности расплава или отрываясь от стенок тигля и уносясь тепловым потоком к фронту кристаллизации, эти кристаллы на практике часто являются основной причиной прекращения роста монокристалла. На появление паразитной кристаллизации при прочих равных условиях влияет качество внутренней поверхности тигля. Чем менее она шероховата, тем более высокие скорости выращивания достигаются.

При выращивании фронт кристаллизации должен быть наиболее холодным местом в области расплава. Это приводит к необходимости отвода теплоты  кристаллизации. Регулирование теплоотвода через кристалл или расплав при выращивании является методом управления формой монокристалла. Расширения кристалла достигают снижением температуры расплава или уменьшением скорости выращивания; уменьшения радиуса кристалла - повышением температуры расплава или скорости выращивания.

При увеличении температуры расплава или скорости выращивания кристалл цилиндрической формы подрезается, т.е. в течение определенного отрезка времени кристалл растет в виде конуса, вершина которого направлена в расплав. Через какое-то время кристалл вновь приобретает цилиндрическую форму, но’его диаметр уже будет меньше. Время, в течение которого после внесения возмущения процесс выращивания становится квазистационарным, зависит от типа экранировки, конструкции нагревателя, массы расплава, соотношения диаметров кристалла и расплава и т.д.

Качество выращиваемых монокристаллов в значительной мере определяется характером тепловых и гидродинамических потоков  в расплаве. Как правило, выращивание монокристаллов по Чохральскому на современных установках осуществляется при вертикальном перемещении тигля с расплавом в тепловом узле со скоростью, компенсирующей понижение уровня расплава в процессе выращивания.

На рис. 1 показаны тепловые потоки в кристалле и расплаве для начальной и конечной стадий процесса выращивания в случае, когда скорость вращения тигля равна нулю, а скорость кристалла близка к такому значению. На начальной стадии выращивания тигель размещается глубоко в нагревателе и тепло передается расплаву через боковую поверхность тигля. В процессе выращивания тигель медленно поднимается относительно нагревателя и теплового экрана, в результате чего поверхность частей тигля, излучающих тепло, над расплавом и тепловым экраном увеличивается, а поверхность элементов, поглощающих тепло, сокращается. По мере поднятия тигля тепло к расплаву все в большей степени подается через донную часть, поэтому для сохранения диаметра выращиваемого монокристалла близким к постоянному нужно уменьшать скорость выращивания, а мощность нагрева увеличивать в течение процесса для компенсации потерь энергии на излучение.

Рис. Тепловые потоки в кристалле и расплаве при выращивании монокристаллов по Чохральскому в начале и в конце процесса:

1 — тигель с подставкой; 2 — нагреватель; 3 - экранировка; 4 — расплав; 5 — монокристалл

Для анализа процесса роста кристалла  введено понятие осевого и  радиального градиентов температуры  в кристалле и расплаве.

Радиальный градиент температуры G_r (К/м) определяется перепадом температур в двух точках в поперечном сечении кристалла или расплава от центраT_ц к периферии Т_п:

где - расстояние между точками по радиусу кристалла, м.

Осевой градиент температуры в  кристалле (расплаве) определяется перепадом  температур по его длине (глубине), К/м:

где - расстояние между выбранными точками х₁ и х₂ по длине кристалла, м.

В процессе выращивания монокристалла  градиенты температуры как в  кристалле, так и в расплаве не остаются постоянными вследствие изменения  тепловых условий, связанных с уменьшением  объема расплава в тигле и увеличением  массы и поверхности растущего  монокристалла, через которую отводится тепло. Изменение осевых и радиальных градиентов в расплаве может привести к изменению мениска и связанных с ним высоты и формы столбика расплава в подкристальной области и, как следствие, к изменению в течение процесса фронта кристаллизации.

Состояние расплава. Роль диаграммы состояния.

Для оценки состояния расплава естественно привлекать сведения о диаграмме состояния системы.

Рассмотрим  наиболее распространенную диаграмму  состояния для системы оксид  иттрия-оксид алюминия, точнее ее фрагмент.

Над расплавом оксида алюминия (при выращивании рубина и сапфира) обнаружено несколько видов ионов: [AlO], [Al2O], [AlO2], [Al], [O]. Нестехиометричность расплава постепенно нарастает перед фронтом кристаллизации, поскольку он служит сегрегационным барьером. Состав диффузионного слоя существенно влияет на кинетику роста кристаллов и их качество. Сначала нестехиометрический расплав оттесняется фронтом кристаллизации, а потом, когда отклонение по составу достигает критической величины, происходит массовый захват газовых включений.

Расплав и  растущий из него кристалл приходят к  нормальному составу, затем процесс воспроизводится, имеет место периодическая полосчатость лейкосапфира.

Учет состояния  расплава важен при наличии конкурирующих  фаз.    Так, при выращивании лазерных кристаллов иттрий алюминиевого граната (ИАГ) стехиометрический состав соответствует соотношению 3Y:5Al:12O. Однако вблизи 2000_С происходит потеря алюминия и кислорода в газовую фазу, состав расплава смещается в область кристаллизации эквимольной фазы Y:Al:3O. Если

это явление  не удается предотвратить, то время  от времени в растущем кристалле  ИАГ выпадают включения алюмината  иттрия. В оксидных системах используют различные меры, устраняющие или  уменьшающие диссоциацию, например создание повышенного парциального давления кислорода (термодинамическое воздействие).

Тепловой режим.

Вначале качественно рассмотрим картину  температурного поля (рис. 3.7).

  Рис. 3.7

Схема возникновения продольного (Gx) и радиального (Gy) градиентов температуры в расплаве и переохлажденной области:

1 — переохлажденная область расплава; 2 — основной объем; 3—тигель; H — координата высоты

расплава; R — координата радиуса; Т — температура; r, h — радиус и глубина переохлажденной области соответственно; h0 — высота столбика расплава.

Рост  кристалла в стационарном режиме происходит в условиях стационарного  теплового потока. Мощность доннобокового нагревателя рассеивается вверх к поверхности расплава и к центру тигля, где растущий кристалл играет роль своеобразного «хладопровода». При этом в расплаве существуют градиенты температур вдоль всех лучей, исходящих из центральной точки фронта кристаллизации.

На самом  фронте кристаллизации температура  равна температуре ликвидус (почти  совпадает с точкой плавления  в случае плавки простых веществ). На каждом из таких лучей существует область температур,

соответствующая переохлаждению, так что в целом  в расплаве под кристаллом находится некоторый переохлажденный объем, обладающий осевой симметрией. Переохлаждение является движущей силой фазового перехода. Часть переохлажденного объема за счет капиллярных сил и адгезии к растущему кристаллу приподнята над расплавом, образуя столбик высотой 3...5 мм (рис. 3.8).

Касательная к поверхности столбика в установившихся условиях совпадает с образующей кристалла, так что диаметр растущего кристалла неизменен (рис. 3.8а). В течение стационарного периода неизменны осевая и радиальная составляющие градиента в расплаве, определяющие соответственно высоту и максимальный диаметр переохлажденной зоны. Поверхность расплава теряет тепло излучением (в вакууме) или за счет конвекционного переноса (в защитной атмосфере). Значительная часть теплового потока уходит за счет теплопроводности по кристаллу. В самом кристалле тепловое поле также характеризуется значительными температурными градиентами. Осевая составляющая такого градиента является «движущим началом» теплоотвода вдоль кристалла.

Одновременно  кристалл излучает тепло с боковой  поверхности. Относительные величины всех этих градиентов зависят от соотношения диаметров D (тигля) и d (кристалла). Практикой найдено, что гибкое и надежное управление процессом выращивания достигается при соотношении

D/d = 2,5...3,5. Используют тигли со сферическим дном, для того чтобы за счет плавных (близких к ламинарным) конвекционных потоков уменьшить температурные градиенты в расплаве.

Увеличение или уменьшение мощности нагревателя изменяет распределение температур в зоне роста. Переохлажденная область соответственно уменьшается или увеличивается в объеме. При перегреве изотерма ликвидус перемещается вверх по кристаллу, высота жидкого столбика увеличивается, и силы поверхностного натяжения искажают его цилиндрическую поверхность, стягивая ее в параболоид вращения. Касательная к поверхности жидкости отклоняется от вертикального направления, растущий кристалл уменьшается в диаметре — «подрезается»(рис. 3.8б).

При уменьшении мощности нагревателя имеют место обратные изменения. Фронт кристаллизации приближается к основной массе расплава, касательная к капиллярному мениску отклоняется в противоположном направлении, и диаметр кристалла возрастает (рис. 3.8в).

Изменение скорости подъема кристалла (0,25...7 мм/мин) сказывается на его диаметре в основном из_за изменений условий теплоотвода по кристаллу. С увеличением скорости вытягивания осевой градиент уменьшается. При прочих равных условиях примыкающая к границе роста область кристалла обладает более высокой температурой («не успевает остывать»). Отвод выделяющейся теплоты кристаллизации по раскаленному кристаллу происходит не столь интенсивно, и фронт кристаллизации

продвигается  вверх. В итоге кристалл подрезается. При меньшем диаметре может установиться новый стационарный режим, поскольку с уменьшением диаметра количество тепла, выделяемого при кристаллизации, убывает быстрее, чем боковая излучающая поверхность кристалла (квадратичный и линейный законы соответственно). Уменьшение скорости вытягивания дает обратный

эффект: изотерма ликвидус смещается в расплав, кристалл разращивается. В предельном случае этот режим приводит к методу Киропулоса.

Изменение скорости вращения тигля (1...25 мин–1) и кристалла (1...35 мин–1) влияет на величину градиентов в расплаве. С увеличением частоты вращения улучшаются условия перемешивания, что способствует выравниванию температуры по объему. В капиллярный столбик поступает перегретый расплав, фронт кристаллизации перемещается вверх. Столбик стягивается, и в итоге кристалл подрезается. В медленно вращающемся тигле развиваются обратные явления: зона переохлаждения увеличивается в объеме, фронт кристаллизации приближается к расплаву, диаметр кристалла возрастает. Аналогичное, хотя менее выраженное влияние имеет скорость вращения кристалла.

Большое значение для качества монокристалла  имеет не только его диаметр, но и форма границы раздела с расплавом в процессе роста. Форма фронта кристаллизации в зависимости от режима и этапа выращивания изменяется (рис. 3.9).

 Вначале,  когда кристалл еще «выходит  на диаметр (разращивается), интенсивный теплоотвод вдоль оси,

через затравку и водоохлаждаемый шток приводит к выпуклому фронту 1. После выхода на диаметр при наличии большой массы расплава и обычного соотношения d/D форма фронта приближается к плоскости 2. Такая форма фронта кристаллизации близка к оптимальной. Затем, когда образуется большая боковая поверхность, излучающая тепло, влияние теплоотвода через затравку нивелируется,

внешние слои кристалла остывают быстрее  осевой части, и фронт становится вогнутым 3. В этом периоде роста увеличиваются внутренние термические напряжения в кристалле. Следующие этапы эволюции фронта кристаллизации связаны с интенсификацией лучистого нагрева кристалла от стенок тигля по мере понижения уровня расплава (кристалл «видит» нагреватель). Фронт постепенно становится плоским, а затем — вновь выпуклым (4). Изменения формы фронта кристаллизации сильно

влияют  на распределение примесей в кристалле  и его структурное совершенство.

Подробная установка, аппаратурное оформление.

Подробнее рассмотрим метод на процессе выращивания граната.

Монокристаллическая затравка граната 5, закрепляется в свече 4, которую держит цанговый держатель 3, водоохлаждаемого вала 2, соединенного с механизмом вращения, подъема и опускания 1. Исходная смесь загружается в иридиевый тигель 7, укрепленный на водоохлаждаемом валу 9, связанном с механизмом подъема, опускания и вращения 10. Загрузка тигля (на плавление) может производиться в специальной установке. Исходная смесь прессуется в виде цилиндрических таблеток, которые ставятся в тигель одна на другую, камера откачивается и производится расплавление. Количество таблеток определяется требованием полного заполнения тигля. Применение гидростатического прессования значительно упрощает процесс направления. Иногда применяется наплавление прямо в установке выращивания, без выключения нагрева, что способствует значительному увеличению как сроков службы тигля и керамики, так и производительности системы. Наблюдение за процессом выращивания осуществляется через смотровое окно 13. Откачка и напуск газа производится через специальный ввод 14. Нагрев тигля и печи отжига производится с помощью индукторов 11 и 12, связанных с высокочастотным генератором (генераторами). Перед проведением процесса системы нагреваются и откачиваются, причем последняя операция проводится несколько раз для максимально полного удаления посторонних газов из охлаждаемого водой корпуса установки 6.

Следующей операцией является расплавление исходной  смеси граната 8, путем индукционного, нагрева иридиевого тигля. Расплав некоторое время  выдерживают при температуре  на 50-100°С выше точки плавления граната, после чего начинают опускание затравки. Когда затравка коснется расплава, необходимо несколько, снизить температуру  последнего до момента, когда начинается затвердевание расплава непосредственно вокруг затравки, после чего, выключая механизм подъема затравки, можно начинать процесс вытягивания. Во время процесса желательно осуществлять вращение кристалла и тигля для сглаживания асимметрии тепловых полей. В том случае, когда требуется хорошее перемешивание расплава тигель и затравке вращаются в разные стороны. Если же имеется значительная опасность загрязнения расплава материалом тигля, вращение затравки и тигля может осуществляться в одном направлении с одинаковой скоростью, и заметного перемешивания расплава происходить не будет. В приведенной схеме применяется индукционный нагрев, преимущество которого заключается в разделение источника энергии - водоохлаждаемого индуктора и тигля, что позволяет снизить степень загрязнения расплава. Для снижения возникающих в растущем кристалле механических напряжений в системе установлена дополнительная печь 12, питаемая от отдельного индуктора. Сглаживание температурных градиентов может быть реализовано системой специальных экранов. Хорошие результаты в диапазоне температур до 1200 К дает применение трубчатых экранов, внутри которых имеется жидкий металлический теплоноситель (натрий).

Оборудование для роста кристаллов.  

Установка для выращивания кристаллов представлена на

рисунке 2,и включает в себя 4 основных узла:                    

1.Печь в которую входят тигель,контейнер,   

 механизм вращения,нагреватель,источник пита-  

 ния и камера.

2.Механизм вытягивания кристалла  содержащий 

 стержень,или цепь с затравкой,механизм вращения 

 затравки и устройство для  зажима затравки.

3.Устойство для управления составом  атмосферы, 

 состоящее из газовых источников,расходомеров,  

 системы продувки и вакуумной  системы.

4.Блок управления,в который входят микропроцессор,датчики и устройства вывода.  

Блок управления.

Блок управления может включать в себя разные

приборы.Он предназначен для контроля и

управления такими параметрами  процесса,как

температура, диаметр кристалла, скорость вытягивания и скорость вращения. Контроль

может проводиться по замкнутому или  разомкнутому контуру. Параметры,включающие

скорости вытягивания и вращения,имеют большую

скорость отклика и чаще всего  контролируються

по принципу замкнутого контура  с обратной связью.

Большая тепловая масса обычно не требует

кратковременного контроля температуры. Например

для контроля диаметра растущего кристалла  ин-

фракрасный датчик температуры может быть сфокусирован на границе раздела фаз расплав-

монокристалл и использован  для определения температуры  мениска. Выход датчика связан с

механизмом вытягивающего устройства и контро-

лирует диаметр слитка путем изменения скорости вытягивания.Наиболее перспективными управляющими являються цифровые микропроцессорные системы.Они позволяют уменьшить непосредственное участие оператора в

процессе выращивания и дают возможность

организовать програмное управление многими этапами технологического процесса.

Выбор материала контейнера.

Тигель является наиболее важным элементом  ростовой системы. Так как тигель содержит расплав, его материал должен быть химически инертен по отношению  к расплавленному кремнию.

Это основное требование при выборе материала тигля, так как электрические  свойства кремния чувствительны  даже к таким уровням примеси, как 10(-7)ат.%. Кроме того, материал тигля должен

иметь высокую температуру плавления, обладать термической стабильностью  и прочностью.

Также он должен быть недорогим или  обладать способностью к многократному  использованию.

К сожалению, расплавленный кремний  растворяет почти все используемые материалы (например

карбиды тугоплавких металлов TiC или TaC, тем самым способствуя слишком высокому уровню

металлических примесей в растущем монокристалле. Тигли из карбида  кремния также неприемлимы. Несмотря на то что углерод является электрически нейтральной примесью в

кремнии, вырастить высококачественные монокристаллы кремния из расплавов, насыщенных

углеродом, не удаеться. Отношение диаметра тигля к его высоте в больших установках =1 или немного превышает это значение. Обычно диаметр тигля равен 25,30 или 35 см.для

объема загрузки 12,20 и 30 кг. соответственно. Толщина стенок тигля равна 0.25см,однако кварц

недостаточно тверд,чтобы использовать его в качестве контейнера для механической поддержки расплава.После охлаждения несоответствие термических коэффициентов линейного расширения

между оставшимися в тигле кремнием и кварцом приводит к растрескиванию тигля.

В том случае, когда процесс  проводится в вакууме или в  атмосфере инертного газа, тигель может быть изготовлен из обычных тугоплавких металлов, например, из вольфрама. Для работы в окислительной среде применяют платиновые или иридиевые тигли. Иногда в целях защиты металлического тигля его поверхность покрывают плёнкой тугоплавкого окисла, например, окисью циркония. Тем не менее, в настоящее время практически отсутствуют тигли, способные работать при температурах порядка 2300 К в окислительной атмосфере. В связи с этим, в тех случаях, когда такая атмосфера остро необходима, мы вынуждены пользоваться другими бестигельными методами, выращивания, например одной из разновидностей гарнисажного способа.  

 Контейнер используеться для поддержки кварцевого тигля .В качестве материала для контейнера

служит графит,поскольку он обладает хорошими высокотемпературными свойствами.Обычно используют сверхчистый графит.Высокая степень чистоты необходима для предотвращения загрязнения кристалла,примесями,которые выделяються из графита при высоких температурах процесса .Контейнер устанавливают на пьедестал,вал которого соединен с двигателем,

обеспечивающим вращение.Все устройство можно поднимать или опускать для поддержания уровня расплава в одной фиксированной точке,что необходимо для автоматического контроля диаметра растущего слитка. 

 Камера высокотемпературного  узла установки должна соответствовать  определенным требованиям.Прежде всего она должна обеспечивать легкий доступ к деталям узла для облегчения

загрузки и очистки. Высокотемпературный  узел должен быть тщательно герметизирован,дабы

предотвратить загрязнение системы  из атмосферы

Кроме того,должны быть предусмотрены специальные устройства,предотвращяющие нагрев

любого узла камеры до температуры,при которой давление паров ее материала может привести к загрязнению кристалла.Как правило,наиболее сильно нагреваемые детали камеры имеют водяное охлаждение,а между нагревателем и стенками камеры устанавливают тепловые экраны. 

Для расплавления материала загрузки используют главным образом высокочастотный  индукционный или резистивный нагрев.Индукционный нагрев применяют при малом объеме загрузки,а резистивный-исключительно в больших ростовых установках. Резистивные нагреватели при уровне мощности порядка нескольких десятков киловатт обычно меньше по размеру, дешевле,легче в изготовлении и более эффективны.Они представляют собой графитовый нагреватель,соединенный с источником постоянного напряжения.    

В том случае, когда процесс  проводится в вакууме или в  атмосфере инертного газа, тигель может быть изготовлен из обычных тугоплавких металлов, например, из вольфрама. Для работы в окислительной среде применяют платиновые или иридиевые тигли. Иногда в целях защиты металлического тигля его поверхность покрывают плёнкой тугоплавкого окисла, например, окисью циркония. Тем не менее, в настоящее время практически отсутствуют тигли, способные работать при температурах порядка 2300 К в окислительной атмосфере. В связи с этим, в тех случаях, когда такая атмосфера остро необходима, мы вынуждены пользоваться другими бестигельными методами, выращивания, например одной из разновидностей гарнисажного способа.

Преимущества  и недостатки.

Преимущества следует  выделить отсутствие прямого контакта между стенками тигля и растущим монокристаллом, что позволяет избежать критических по величине остаточных напряжений; кроме того, имеется возможность извлечения кристалла из расплава на любом этапе выращивания (метод декантации), что очень важно при определении условий выращивания монокристаллов. Метод Чохральского позволяет заведомо задавать геометрическую форму растущего монокристалла путем варьирования температуры расплава и скорости вытягивания. Это преимущество позволяет избавиться от большей части дислокаций, которые выходят на боковую поверхность, а не углубляются в растущий монокристалл

возможность наблюдения за ростом кристалла

В случае кремния слиток, полученный методом зонной плавки, по чистоте обычно существенно превосходит аналогичный, полученный методом Чохральского, но кристаллы, получаемые зонной плавкой, имеют меньшие диаметры, более высокую себестоимость в изготовлении, другое распределение и содержание легирующих и иных примесей, существенных для последующих технологических циклов.