[發明專利]一種晶體連續生長的加料控制方法和控制系統

在審

• 申請號: 202010144600.0
• 申請日: 2020-03-04
• 公開（公告）號: CN113308730A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 鄧浩;周銳;李僑;付澤華;徐戰軍;張永輝;張偉建;張龍龍;王建波
• 申請（專利權）人: 隆基綠能科技股份有限公司
• 主分類號: C30B15/02
• 分類號: C30B15/02;C30B15/20;C30B29/06
• 代理公司: 北京潤澤恒知識產權代理有限公司 11319
• 代理人: 莎日娜

本發明實施例提供了一種晶體連續生長的加料控制方法和控制系統，應用于單晶硅棒的生長過程中的等徑生長階段，所述方法包括：獲取等徑生長階段所述單晶硅棒的測量直徑；獲取等徑生長階段所述單晶硅棒的提拉速度；基于所述單晶硅棒的測量直徑、單晶硅棒的提拉速度、所述單晶硅棒的密度確定所述單晶硅棒的質量在單位時間內的增加值；根據所述單晶硅棒的質量在單位時間內的增加值確定石英坩堝的熔料區域在單位時間內的加料量。本發明實施例中，基于單晶硅棒在單位時間內的增加值，確定石英坩堝的熔料區域在單位時間內的加料量。相對現有技術中在硅液浮力作用下稱量單晶硅棒的質量變化值，并基于此質量變化值確定加料量，提高了加料量控制的準確性。

技術領域

本發明涉及晶體生長技術領域，特別是涉及一種晶體連續生長的加料控制方法和系統。

背景技術

單晶硅材料的制備工藝以直拉法(Czochralski process/CZ)為主，隨著技術的發展進步逐步演變為多次加料直拉法(Recharge CZ/RCZ)、連續加料直拉法(Continuous CZ/CCZ)等工藝路線。基于CCZ工藝的需求，為維持熔體和溫度場的穩定、晶體的連續生長，需要不間斷的向爐體內的石英坩堝中加入硅料。

在CCZ工藝中，在加料速度恒定的情況下，石英坩堝內的熔融硅液存在溫度偏差時，引起單晶硅在晶體生長過程中產生直徑偏差。在進行加熱功率調節時，由于晶體生長界面的溫度反應較慢，加熱功率調節存在滯后性。為了抑制單晶硅在晶體生長過程中的直徑偏差，在進行提拉速度調節時，提拉速度的波動影響晶體生長界面的穩定性，提拉速度的波動較大時容易導致晶體生長過程中位錯的產生。

為了保持晶體生長界面的穩定性，現有技術根據晶體生長過程中單晶硅棒的質量偏差值進行加料速率控制，然而，單晶硅棒的質量稱量在硅液浮力作用下存在精度誤差，因此，如何提高晶體連續生長時的加料速率控制精度成為亟待解決的重要問題。

發明內容

本申請提供了一種晶體連續生長的加料控制方法和控制系統，用于提高晶體連續生長時的加料速率控制精度。

第一方面，本發明實施例提供了一種晶體連續生長的加料控制方法，應用于單晶硅棒的生長過程中的等徑生長階段，所述方法包括：

獲取等徑生長階段所述單晶硅棒的測量直徑，所述單晶硅棒的測量直徑為所述單晶硅棒在固液生長界面處的直徑；

獲取等徑生長階段所述單晶硅棒的提拉速度；

基于所述單晶硅棒的測量直徑、所述單晶硅棒的提拉速度以及所述單晶硅棒的密度確定所述單晶硅棒的質量在單位時間內的增加值；

根據所述單晶硅棒的質量在單位時間內的增加值確定石英坩堝的熔料區域在單位時間內的加料量。

可選地，所述等徑生長階段包括多個加料時間段，所述多個加料時段包括第i加料時段、第i+n加料時段，所述第i+n加料時段為所述第i加料時段之后的第n個加料時段，其中i0，n0；

所述根據所述單晶硅棒的質量在單位時間內的增加值確定石英坩堝的熔料區域在單位時間內的加料量，包括：

根據所述單晶硅棒的質量在單位時間內的增加值，確定所述單晶硅棒在第i加料時段至所述第i+n加料時段對應的單晶硅棒質量的增加值；

將所述第i加料時段至所述第i+n加料時段對應的單晶硅棒質量的增加值的平均值，確定為所述第i+n+1加料時間段所述石英坩堝的熔料區域的加料量。

可選地，所述單晶硅棒的提拉速度包括目標提拉速度和平均提拉速度；所述根據所述單晶硅棒的質量在單位時間內的增加值確定石英坩堝的熔料區域在單位時間內的加料量，包括：

基于所述單晶硅棒的質量在單位時間內的增加值確定石英坩堝的熔料區域在單位時間內的加料量的初始值；