[發明專利]用于晶體生長過程中溫度控制的方法和系統

有效

• 申請號: 202010311608.1
• 申請日: 2020-04-20
• 公開（公告）號: CN112080794B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 薛抗美;劉林艷;高海棠
• 申請（專利權）人: 徐州鑫晶半導體科技有限公司
• 主分類號: C30B15/20
• 分類號: C30B15/20;C30B29/06
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張培培

1.一種用于晶體生長過程中溫度控制的方法，包括：

不斷調整各個加熱器的功率并利用軟件進行模擬以計算相應的在固液界面及其鄰近處的熱場；

使熱場與流場模擬的移動網格耦合來確定固液界面和總熱能二者是否都達到熱平衡；

存儲使固液界面和總熱能二者都達到熱平衡的各個加熱器的功率并基于所述各個加熱器的功率來繪制熱平衡圖；

在晶體生長過程中從所繪制的熱平衡圖中選擇各個加熱器的功率來對固液界面處的溫度梯度進行控制；以及

在晶體生長過程中實時確定晶體生長速度；

其中，所述各個加熱器的功率包括側加熱器的功率、底加熱器的功率和上加熱器的功率，

其中，所述熱平衡圖是固液界面和總熱能二者都滿足熱平衡條件的各個加熱器的功率的多個組合，

并且其中，當設置各個加熱器的功率中的一個為某一值時，滿足熱平衡條件的在所述熱平衡圖中的各個加熱器的功率中的其余兩個呈線性關系；

其中，所述熱平衡圖是與多個晶體生長速度相對應的多個熱平衡圖，并且其中，在晶體生長過程中從所繪制的熱平衡圖中選擇各個加熱器的功率包括：在晶體生長過程中從所述多個熱平衡圖中與所述實時確定的晶體生長速度相對應的熱平衡圖中選擇各個加熱器的功率。

2.根據權利要求1所述的方法，還包括在晶體生長過程中通過連續加料的方式保持熔湯液面位置不變。

3.根據權利要求1所述的方法，其中，在晶體生長過程中從所繪制的熱平衡圖中選擇各個加熱器的功率包括：在晶體生長過程中從所繪制的熱平衡圖中選擇滿足生長完美晶體的條件的各個加熱器的功率。

4.根據權利要求3所述的方法，其中，所述生長完美晶體的條件包括V/G=0.112-0.142㎜²/min·℃并且Gc=Ge，其中V表示晶體生長速度，G表示固液界面處的軸向溫度梯度，Gc表示在晶體中心處的G，Ge表示在晶體邊緣處的G。

5.根據權利要求3所述的方法，其中，所述生長完美晶體的條件包括V/G=0.117-0.139㎜²/min·℃并且Gc=Ge，其中V表示晶體生長速度，G表示固液界面處的軸向溫度梯度，Gc表示在晶體中心處的G，Ge表示在晶體邊緣處的G。

6.根據權利要求1所述的方法，其中，實時確定晶體生長速度包括使用傳感器實時檢測晶體生長速度。

7.根據權利要求1所述的方法，其中，實時確定晶體生長速度包括從與晶體生長相關聯的設備中檢索預先設置的晶體生長速度。

8.根據前述權利要求1-7中任一項所述的方法，其中，所述不斷調整各個加熱器的功率包括按預定間隔或隨機地調整選自包括側加熱器、底加熱器和上加熱器的組中的兩個或三個不同的加熱器的功率。

9.根據權利要求1-7中任一項所述的方法，其中，所述不斷調整各個加熱器的功率包括設置選自包括側加熱器、底加熱器和上加熱器的組中的一個加熱器的功率為預定數量的值中的每一個，而針對其按預定間隔或隨機地調整所述組中的另外兩個加熱器的功率。

10.根據前述權利要求1-7中任一項所述的方法，其中，當熱平衡圖中存在多組滿足熱平衡條件的加熱器的功率時，在晶體生長過程中，從所述多組加熱器的功率中隨機選擇一組加熱器的功率來對固液界面處的溫度梯度進行控制。

11.根據前述權利要求1-7中任一項所述的方法，其中，當熱平衡圖中存在多組滿足熱平衡條件的加熱器的功率時，在晶體生長過程中，從所述多組加熱器的功率中選擇整體而言與當前的各個加熱器的功率最接近的一組加熱器的功率來對固液界面處的溫度梯度進行控制。