本说明书实施例提供一种二次加料方法及装置、单晶硅生长方法及装置，应用于半导体技术领域。其中二次加料方案包括：监测坩埚中硅原料的熔化状态；当监测到所述熔化状态进入预设状态时，按预设磁场施加策略对所述坩埚中的硅液施加目标强度的磁场；在施加所述磁场后，在预设时间内将加料管中的硅原料落入所述坩埚中。通过本申请的处理方案，可避免二次加料中硅液飞溅，提高单晶硅生长设备部件的寿命，提高拉晶成功率。提高拉晶成功率。提高拉晶成功率。
【技术实现步骤摘要】
二次加料方法及装置、单晶硅生长方法及装置
[0001]本说明书涉及半导体
，具体涉及一种二次加料方法及装置、单晶硅生长方法及装置。
技术介绍
[0002]在半导体硅单晶的生长工艺中，首先是将纯度达到9
‑
11N(即9
‑
11个9的纯度)的多晶硅原料装入坩埚(比如石英坩埚)中，然后在晶体生长CZ(Czochralski，直拉单晶制造法)炉中，在惰性气体的保护下，通过热场的加热器通电加热，将多晶硅原料熔化，结果稳温，引晶，放肩，等径，收尾，冷却等工序，最后拉制出半导体单晶。
[0003]其中，在将块状的多晶硅原料在装入石英坩埚后，原料之间通常存有较多间隙空间，而且只能装入坩埚容积的一半。但是，为了拉制更大体积或更长长度的晶体，需要在石英坩埚中装入尽可能多的原料，因而单晶硅生长工序中一般在初次装入的原料熔化后，还在石英管装置内装入体积较小的多晶硅料，并吊入炉体内，从而可在坩埚上方打开石英管的下部阀口，将原料落入硅液中，来继续化料，通常还把这个过程称为二次加料工序(统称二次加料)。实际工序中，为了在石英坩埚内装入足够的多晶硅原料，通常进行一次甚至数次的二次加料操作。
[0004]现有方案的二次加料中，如图1所示，当多晶硅原料从加料管(比如石英管)内落入硅液中时，常常导致硅液飞溅起来，且飞溅硅液经常会溅在石英坩埚、石墨坩埚、加热器、导流筒等热场部件上，而硅原料与这些部件的表面材料的热膨胀系数并不相同，比如硅与石墨的热膨胀系数并不同，因而当硅液附着于石墨表面时，容易出现石墨表面剥落，不仅降低了热场部件的寿命，而且剥落颗粒还落入到硅液中，导致硅液中的杂质增加、单晶生长产生位错等诸多问题。
[0005]现有应对办法中，只能在坩埚内的多晶硅还没有完全熔化，比如在坩埚中心还有小部分固态硅时进行二次加料工序，这样加料管内大部分硅原料可落在这些固态硅上，部分地缓解硅液飞溅，但实际操作中仍有部分硅原料落入硅液中而发生硅液飞溅。
[0006]因此，亟需一种新的二次加料方案。
技术实现思路
[0007]有鉴于此，本说明书实施例提供一种二次加料方法及装置、单晶硅生长方法及装置，可避免单晶硅生长工序中的二次加料时发生硅液飞溅，从而可延长部件寿命，提高拉晶成功率(即成晶率)。
[0008]本说明书实施例提供以下技术方案：
[0009]本说明书实施例提供一种二次加料方法，包括：监测坩埚中硅原料的熔化状态；当监测到所述熔化状态进入预设状态时，按预设磁场施加策略对所述坩埚中的硅液施加目标强度的磁场；在施加所述磁场后，在预设时间内将加料管中的硅原料落入所述坩埚中。
[0010]优选地，所述磁场包括超导磁场或电导磁场；
[0011]和/或，所述磁场的方向包括以下一种磁场方向：水平方向，垂直方向，使用上下线圈形成的勾形磁场方向。
[0012]优选地，所述目标强度的取值范围为500高斯至4000高斯，或者所述目标强度的取值范围为2000高斯至3000高斯。
[0013]优选地，所述预设时间包括30分钟或15分钟。
[0014]优选地，所述二次加料方法还包括：在经过所述预设时间后，关闭所述磁场。
[0015]优选地，所述二次加料方法还包括：当监测到所述熔化状态进入预设状态时，按预设功率变化策略将加热器的输出功率调整为第一功率值。
[0016]优选地，所述二次加料方法还包括：在经过所述预设时间后，将所述加热器的输出功率调整为第二功率值。
[0017]本说明书实施例还提供一种二次加料装置，包括：控制单元，被配置成执行如前述任意一项实施例所述的二次加料方法。
[0018]本说明书实施例还提供一种单晶硅生长方法，包括如前述任意一项实施例所述的二次加料方法，以在单晶硅生长工序中进行二次加料操作。
[0019]本说明书实施例还提供一种单晶硅生长装置，包括如前述任意一项实施例所述的二次加料装置。
[0020]与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：
[0021]通过在需要进行二次加料的工序中，比如在坩埚内的硅原料在几乎熔化之前，开启并升高磁场强度，比如在短时间内将磁场强度升高到500G
‑
4000G(G为磁场强度的单位，高斯)，从而将磁场作用于坩埚中的硅液，使得硅液在磁场作用下，比如坩埚中心处的硅液的表面温度快速降低，表面出现结晶固化现象而形成一定厚度且半径较大的结晶层，而且表面处的硅液在磁场下流动产生洛伦兹力，阻碍流动，其粘性显著增大，然后再把加料管中的硅原料落入到坩埚中，这时硅原料将落在结晶层上，而且随着落料重量增加，结晶层缓慢下沉，以及基于硅液的粘性较大，落料中并不会发生硅液飞溅。采用本说明书实施例提供的二次加料方案后，不仅有效避免了二次加料中的硅液飞溅，而且可延长单晶硅生成中的热场部件的使用寿命，比如导流筒的可使用次数增加了30％，也避免了杂质进入硅液中，以及避免单晶生长产生位错等问题，提高了单晶生长成功率，比如拉晶的成功率相对提升了20％。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0023]图1是现有方案中在进行二次加料中落料时发生硅液飞溅的示意图。
[0024]图2是本说明书实施例提供的一种二次加料方法的示意图。
[0025]图3是本说明书实施例提供的一种二次加料方法中落料的示意图。
[0026]图4是本说明书实施例提供的一种二次加料方法中出现表面结晶结构的示意图。
[0027]图5是本说明书实施例提供的一种二次加料方法中二次加料操作的示意图。
[0028]图6是本说明书实施例提供的一种二次加料装置的结构示意图。
[0029]图7是本说明书实施例提供的一种单晶硅生长方法的示意图。
[0030]图8是本说明书实施例提供的一种单晶硅生长装置的结构示意图。
具体实施方式
[0031]下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
[0032]以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0033]要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种二次加料方法，其特征在于，包括：监测坩埚中硅原料的熔化状态；当监测到所述熔化状态进入预设状态时，按预设磁场施加策略对所述坩埚中的硅液施加目标强度的磁场；在施加所述磁场后，在预设时间内将加料管中的硅原料落入所述坩埚中。2.根据权利要求1所述的二次加料方法，其特征在于，所述磁场包括超导磁场或电导磁场；和/或，所述磁场的方向包括以下一种磁场方向：水平方向，垂直方向，使用上下线圈形成的勾形磁场方向。3.根据权利要求1所述的二次加料方法，其特征在于，所述目标强度的取值范围包括500高斯至4000高斯的范围，或者所述目标强度的取值范围包括2000高斯至3000高斯的范围。4.根据权利要求1所述的二次加料方法，其特征在于，所述预设时间包括30分钟或15分钟。5.根据权利要求1所述的二次加料方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈伟民，李寅锋，黄瀚艺，
申请(专利权)人：上海新昇半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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