[發(fā)明專利]用于控制硅晶體生長使生長速率和直徑的偏差減至最小的方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 01804430.1
• 申請(qǐng)日: 2001-01-24
• 公開（公告）號(hào): CN1396965A
• 公開（公告）日: 2003-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: P·穆蒂;V·V·沃羅克諾韋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: MEMC電子材料有限公司
• 主分類號(hào): C30B15/22
• 分類號(hào): C30B15/22
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所
• 代理人: 于靜,李崢

1.一種供拉晶機(jī)使用的控制方法，用于按切克勞斯基工藝生長單晶形半導(dǎo)體晶體，上述拉晶機(jī)具有一個(gè)內(nèi)裝半導(dǎo)體熔體的加熱的坩堝，晶體在生長速率V_g下從熔體中生長，上述熔體具有一個(gè)在晶體附近形成彎月面的表面，上述拉晶機(jī)還具有一個(gè)加熱器，該加熱器由電源供電用于加熱坩堝，上述晶體在籽晶上生長，該籽晶在拉速V_p下從熔體中提拉，上述方法包括以下步驟：

限定一個(gè)時(shí)間間隔，用于觀察從熔體中提拉的晶體的生長；

測(cè)量晶體的直徑以便確定在觀察期間發(fā)生的晶體直徑變化；

估計(jì)生長速率V_gf隨測(cè)定的晶體直徑變化而變的現(xiàn)行值；

估計(jì)在觀察期間結(jié)束時(shí)生長速率V_gs隨估計(jì)的生長速率V_gf而變的現(xiàn)行穩(wěn)定值；

確定隨估計(jì)的穩(wěn)態(tài)生長速率V_gs而變的拉速參數(shù)，上述拉速參數(shù)代表為達(dá)到理想的晶體直徑向目標(biāo)直徑改變的拉速V_p的增量變化；

確定隨估計(jì)的穩(wěn)態(tài)生長速率V_gs而變的加熱器功率參數(shù)，上述加熱器功率參數(shù)代表為達(dá)到理想的晶體生長速率向目標(biāo)生長速率的變化而加到加熱器上功率的增量變化；及

按照拉速參數(shù)調(diào)節(jié)拉速V_p和按照加熱器功率參數(shù)調(diào)節(jié)電源加到加熱器上的功率，因而在觀察時(shí)段之后接下來晶體生長期間使晶體直徑和生長速率二者的變化減至最小。

2.權(quán)利要求2所述的方法，還包括在N個(gè)觀察時(shí)段內(nèi)累加估計(jì)的穩(wěn)態(tài)生長速率V_gs值的步驟，并且其中估計(jì)穩(wěn)態(tài)生長速率V_gs的步驟，包括估計(jì)生長速率V_gs隨N個(gè)估計(jì)的穩(wěn)態(tài)生長速率V_gs累加值而變的現(xiàn)行穩(wěn)定值，及其中調(diào)節(jié)拉速的步驟包括控制隨估計(jì)的穩(wěn)態(tài)生長速率V_gs而變的拉速V_p，以便使隨后來晶體直徑相對(duì)于目標(biāo)直徑的變化減至最小。

3.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：觀察時(shí)段的長度與預(yù)定的高度響應(yīng)系數(shù)A_h成反比。

4.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：估計(jì)生長速率V_gs現(xiàn)行穩(wěn)態(tài)值的步驟包括：

根據(jù)在觀察期間發(fā)生的晶體直徑的變化定義一個(gè)函數(shù)r(t)，上述函數(shù)r(t)代表半徑的變化，并且是晶體半徑r、彎月面高度h和生長速率V_g相對(duì)時(shí)間的函數(shù)；和

對(duì)函數(shù)r(t)完成最佳擬合程序，以便推導(dǎo)在觀察時(shí)段結(jié)束時(shí)，晶體半徑r_f、彎月面高度h_f和生長速率V_gf的現(xiàn)行值。

5.權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于：完成最佳擬合程序的步驟包括把函數(shù)r(t)定義為：??r(t)＝r_f+A[Y(h_f-h_s)x+(Y+h_f-h_s)Z(x+1-e^x)+Z²(x+1.5-2e^x+0.5e^2x)]；

式中：x＝A_ht；Y＝V_gf/A_h；Z＝(V_p-V_gf)/A_h；和A＝2h_s/a²；和

式中：A_h是一預(yù)定的高度響應(yīng)系數(shù)；時(shí)間t是從觀察時(shí)段的結(jié)束到開始的倒計(jì)數(shù)；h_s是穩(wěn)態(tài)彎月面高度；和a是毛細(xì)性參數(shù)。

6.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：確定拉速參數(shù)的步驟，包括預(yù)測(cè)新的V_p值，以便減少隨后的晶體直徑的變化，并使彎月面高度保持近似恒定。

7.權(quán)利要求1所述的方法，還包括下列步驟：在最初的觀察時(shí)段之后，對(duì)一部分晶體生長確定一組在觀察期間隨晶體直徑變化而變的控制參數(shù)；和控制晶體生長隨控制參數(shù)而變。

8.權(quán)利要求1所述的方法，還包括在觀察期間于第一目標(biāo)拉速下從熔體中提拉正在生長的晶體的步驟，上述第一目標(biāo)拉速基本上是恒定的。