[發明專利]在半導體晶體生長工藝中控制錐體生長的方法與系統

無效

• 申請號: 00807420.8
• 申請日: 2000-03-15
• 公開（公告）號: CN1350602A
• 公開（公告）日: 2002-05-22
• 發明（設計）人: 史蒂文·L·金貝爾;羅伯特·R·萬德三世
• 申請（專利權）人: MEMC電子材料有限公司
• 主分類號: C30B15/20
• 分類號: C30B15/20;C30B15/22
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 王永剛

1.一種結合晶體生長設備所使用的控制方法，所述晶體生長設備按照切克勞斯基工藝生長半導體單晶，所述晶體生長設備具有加熱的坩堝，它含有由其生長晶體的半導體熔體，所述晶體在從熔體拉起的籽晶上生長，所述方法包括以下步驟：

以目標提拉速率從熔體拉制生長的晶體，所述目標提拉速率基本上遵從初始速度曲線來生長晶體的錐體部分；

測量晶體錐體部分的斜率，所述測量的錐體斜率是在拉制晶體錐體部分期間晶體直徑相對于晶體長度變化的函數；

確定目標錐體斜率；

產生一個作為測量的錐體斜率與目標錐體斜率之差的函數的誤差信號；

調節作為誤差信號函數的提拉速率，以減小測量的錐體斜率與目標錐體斜率之差；以及

以調節后的提拉速率從熔體拉制晶體，從而改變晶體錐體部分的測量斜率來控制晶體的生長。

2.權利要求1的方法還包括以下步驟：對誤差信號進行比例積分微分(PID)控制；以及產生作為其函數的提拉速率修正值，其中調節提拉速率的步驟包括根據提拉速率修正值來調節提拉速率。

3.權利要求2的方法還包括以下步驟：確定作為測量的錐體斜率的反函數的一個PID控制的工藝變量；以及確定作為目標錐體斜率反函數的一個PID控制的設定點，其中產生誤差信號的步驟包括產生誤差信號作為工藝變量與設定點之差的函數。

4.權利要求1的方法還包括測量晶體直徑和晶體長度，并確定作為其函數的測量的錐體斜率的步驟。

5.權利要求1的方法，其中所述測量的錐體斜率被定義為：

θ＝tan^-1(2ΔL/ΔD)

其中θ為測量的錐體斜率；ΔL為晶體長度的變化量，ΔD為晶體直徑的變化量。

6.權利要求1的方法，其中所述目標錐體斜率由一函數來確定，該函數具有通常為指數的部分和通常為線性的部分。

7.權利要求6的方法，其中所述目標錐體斜率函數如下：

θ(D)＝(θ_i-b)e^-D/λ+mD+b

其中θ_i為起始錐體斜率角；D為錐體直徑；λ為函數指數部分的衰減系數；m和b分別為函數線性部分的斜率和截距。

8.權利要求1的方法還包括根據預設的熔體加熱器功率曲線加熱坩堝的步驟。

9.權利要求8的方法還包括按照與預設提拉速率目標曲線的提拉速率誤差來調節熔體加熱器功率的步驟。

10.一種結合晶體生長設備所使用的控制系統，所述晶體生長設備按照切克勞斯基工藝生長半導體單晶，所述晶體生長設備具有加熱的坩堝，它含有由其生長晶體的半導體熔體，所述晶體生長在由晶體驅動單元從熔體拉起的籽晶上，所述系統包括：

存儲器，儲存生長晶體錐體部分的起始速度曲線和目標錐體斜率，所述晶體驅動單元以基本上遵從速度曲線的目標提拉速率從熔體拉制生長的晶體；

控制器，接收和響應于晶體錐體部分拉制期間代表晶體直徑和長度的信息，所述控制器：

計算作為相對于晶體長度變化而改變的晶體直徑變化量的函數的錐體斜率的測量值；

產生作為錐體斜率測量值與目標錐體斜率之差的函數的誤差信號；

為晶體驅動單元提供作為誤差信號函數的提拉速率修正值，所述晶體驅動單元根據提拉速率修正值來調節提拉速率，以減小錐體斜率測量值與目標錐體斜率之差，從而根據錐體斜率控制晶體錐體部分的生長。