[發(fā)明專利]單晶生長(zhǎng)方法及單晶生長(zhǎng)設(shè)備

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011212265.X
• 申請(qǐng)日: 2020-11-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112323141A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙言;張楠;沈偉民;黃瀚藝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海新昇半導(dǎo)體科技有限公司
• 主分類號(hào): C30B15/00
• 分類號(hào): C30B15/00;C30B15/20;C30B29/06
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所(普通合伙) 31219
• 代理人: 余明偉

本發(fā)明提供一種單晶生長(zhǎng)方法及單晶生長(zhǎng)設(shè)備。單晶生長(zhǎng)方法包括：提供單晶生長(zhǎng)設(shè)備，包括坩堝、用于提拉坩堝的坩堝提拉裝置、用于提拉單晶的單晶提拉裝置、導(dǎo)流筒和用于提拉導(dǎo)流筒的導(dǎo)流筒提拉裝置；設(shè)定理論液口距，根據(jù)坩堝和單晶尺寸確定理論堝跟比后開(kāi)始單晶生長(zhǎng)；在單晶生長(zhǎng)過(guò)程中調(diào)整坩堝、導(dǎo)流筒和單晶中的一個(gè)或多個(gè)的位置并實(shí)時(shí)測(cè)量得到實(shí)際液口距，計(jì)算實(shí)際液口距和理論液口距的偏差值并依偏差值得到堝跟比變化值，依堝跟比變化值對(duì)理論堝跟比進(jìn)行調(diào)整；依堝跟比變化值對(duì)單晶提拉裝置的拉速進(jìn)行調(diào)整，以使單晶生長(zhǎng)過(guò)程中的晶體工藝?yán)俦３植蛔儯渲校w工藝?yán)贋閱尉鄬?duì)于液面的提升速度。本發(fā)明有助于提高單晶生長(zhǎng)品質(zhì)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于硅片制備領(lǐng)域，特別是涉及一種單晶生長(zhǎng)方法及單晶生長(zhǎng)設(shè)備。

背景技術(shù)

直拉法是現(xiàn)有的一種常用的單晶生長(zhǎng)方法，又稱為切克勞斯基法，簡(jiǎn)稱CZ法。CZ法的 特點(diǎn)是在一個(gè)直筒型的爐體中，用石墨電阻加熱，將裝在高純度石英坩堝中的多晶硅熔化， 然后將籽晶插入熔體表面進(jìn)行熔接，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)籽晶，再反轉(zhuǎn)坩堝，籽晶緩慢向上提升，經(jīng)過(guò) 引晶、放肩、轉(zhuǎn)肩、等徑生長(zhǎng)、收尾等過(guò)程，最終長(zhǎng)成所需直徑和長(zhǎng)度的晶棒。

半導(dǎo)體硅單晶生長(zhǎng)過(guò)程中，在恒定條件下，隨著等徑的長(zhǎng)度不斷增加，導(dǎo)致坩堝的位置 上升，熔融硅減少，拉晶的穩(wěn)態(tài)發(fā)生變化，軸向溫度梯度也會(huì)發(fā)生變化，邊緣的溫度梯度和 中心的溫度梯度差異隨著等徑長(zhǎng)度的增加而發(fā)生變化。該現(xiàn)象對(duì)生長(zhǎng)完美單晶有著嚴(yán)重的影 響。液口距(即熔融硅液面至導(dǎo)流筒的距離)對(duì)單晶生長(zhǎng)界面軸向溫度梯度影響較大，在一 定的范圍內(nèi)，液口距越大，軸向溫度梯度越平緩。因此在拉晶過(guò)程中，在不同的等徑長(zhǎng)度通 過(guò)特殊的控制方式控制液口距來(lái)改變軸向溫度梯度。發(fā)明人在考慮解決該問(wèn)題的同時(shí)，考慮 到現(xiàn)有技術(shù)中通過(guò)調(diào)整坩堝位置改變液口距的同時(shí)，也使得設(shè)定的晶體提升速度和晶體相對(duì) 于液面的提升速度產(chǎn)生差異，影響單晶生長(zhǎng)質(zhì)量，因而發(fā)明人提出了一種新的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種單晶生長(zhǎng)方法及單晶生長(zhǎng)設(shè) 備，用于解決現(xiàn)有的單晶生長(zhǎng)過(guò)程中，通過(guò)調(diào)整坩堝位置改變液口距的同時(shí)，也使得設(shè)定的 單晶提拉速度和晶體相對(duì)于液面的提升速度產(chǎn)生差異，影響單晶生長(zhǎng)質(zhì)量等問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種單晶生長(zhǎng)方法，包括：

提供單晶生長(zhǎng)設(shè)備，所述單晶生長(zhǎng)設(shè)備包括坩堝、用于提拉坩堝的坩堝提拉裝置、用于 提拉單晶的單晶提拉裝置、導(dǎo)流筒和用于提拉導(dǎo)流筒的導(dǎo)流筒提拉裝置；

設(shè)定理論液口距，根據(jù)坩堝和單晶尺寸確定理論堝跟比后開(kāi)始單晶生長(zhǎng)；

在單晶生長(zhǎng)過(guò)程中調(diào)整坩堝、導(dǎo)流筒和單晶中的一個(gè)或多個(gè)的位置并實(shí)時(shí)測(cè)量得到實(shí)際 液口距，計(jì)算實(shí)際液口距和理論液口距的偏差值并依所述偏差值得到堝跟比變化值，依所述 堝跟比變化值對(duì)所述理論堝跟比進(jìn)行調(diào)整；

依所述堝跟比變化值對(duì)所述單晶提拉裝置的拉速進(jìn)行調(diào)整，以使單晶生長(zhǎng)過(guò)程中的晶體 工藝?yán)俦３植蛔儯渲校w工藝?yán)贋閱尉鄬?duì)于液面的提升速度。

可選地，對(duì)所述理論堝跟比進(jìn)行調(diào)整的方法包括調(diào)整坩堝提升速度和/或單晶提拉速度。

可選地，計(jì)算實(shí)際液口距和理論液口距的偏差值后還包括對(duì)得到的偏差值進(jìn)行數(shù)據(jù)濾波 的步驟，依數(shù)據(jù)濾波后的偏差值得到所述堝跟比變化值。

可選地，對(duì)所述堝跟比變化值進(jìn)行數(shù)據(jù)濾波后，依數(shù)據(jù)濾波后的堝跟比變化值對(duì)所述單 晶提拉裝置的拉速進(jìn)行調(diào)整。

可選地，所述堝跟比變化值為所述理論堝跟比的-5％～5％。

可選地，單晶生長(zhǎng)過(guò)程中，液口距變化速度斜率的最大值為0.05mm/min。