控制生长完美硅晶体的方法及硅晶体技术

本发明专利技术公开了控制生长完美硅晶体的方法及硅晶体，该制备方法包括：获取完美晶棒生长过程中，晶棒上任一指定位置在不同长晶长度时对应的温度；根据晶棒上所述指定位置在不同长晶长度时对应的温度，计算指定温度对应的晶棒长度；根据所述指定温度对应的晶棒长度计算指定温度范围对应的温度带的宽度；根据所述温度带的宽度以及长晶拉速，计算所述指定位置通过所述温度带所需的时间；根据所述指定位置通过所述温度带所需的时间，在所述指定位置经过所述温度带时调节长晶炉中冷却装置的冷却效率。该方法为完美晶体的长晶过程中如何调节长晶炉中冷却装置的冷却效率提供了理论依据，从而提高了晶体品质和完美晶体的良率。提高了晶体品质和完美晶体的良率。提高了晶体品质和完美晶体的良率。

【技术实现步骤摘要】
控制生长完美硅晶体的方法及硅晶体


[0001]本专利技术属于半导体领域，具体涉及一种控制生长完美硅晶体的方法和硅晶体。

技术介绍

[0002]在单晶硅的制造工艺中，最常使用的是直拉法，直拉法制备晶体是把原料多晶硅块放入单晶炉的石英坩埚中，然后对石英坩埚加热，将装在石英坩埚中的多晶硅熔化，然后将籽晶插入熔汤表面，同时转动籽晶，反转坩埚，籽晶缓慢向上提升，经过引晶、放大、转肩、等径生长、收尾等过程制备晶棒。然而产出的晶棒并不全是完美晶体，会存在一部分的晶体缺陷，在上述直拉法生长单晶硅棒的过程中，温度、拉速、晶转、埚转、氧、碳浓度等对晶体缺陷的产生均有影响，其中在生长过程中晶棒任一位置经历一定温度范围(温度带)所用的时间，是影响晶体缺陷产生的重要因素，通常情况下，在等径生长阶段由于要保证晶棒直径一致，需要控制拉速恒定，因此调节晶棒任一位置经历温度带所用的时间需要通过调整单晶炉中冷却装置的冷却效率实现。
[0003]然而现有技术中，由于晶棒生长需要在真空、高温的条件下进行，本领域技术人员很难得知晶棒任一位置经历温度带所用的时间，也就使得对冷却装置冷却效率的控制缺乏依据，难以进行准确的冷却效率控制。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种控制生长完美硅晶体的方法和硅晶体。
[0005]在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种控制生长完美硅晶体的方法。根据本专利技术的实施例，所述方法包括：
[0006]获取完美晶棒生长过程中，晶棒上任一指定位置在不同长晶长度时对应的温度；
[0007]根据晶棒上所述指定位置在不同长晶长度时对应的温度，计算指定温度对应的晶棒长度；
[0008]根据所述指定温度对应的晶棒长度计算指定温度范围对应的温度带的宽度；
[0009]根据所述温度带的宽度以及长晶拉速，计算所述指定位置通过所述温度带所需的时间；
[0010]根据所述指定位置通过所述温度带所需的时间，在所述指定位置经过所述温度带时调节长晶炉中冷却装置的冷却效率。
[0011]根据本专利技术实施例的控制生长完美硅晶体的方法，首先通过获取完美晶棒生长过程中，晶棒上任一指定位置在不同长晶长度时对应的温度，然后通过一系列计算得到晶棒的指定位置通过指定温度带所需的时间，最后根据所述指定位置通过所述温度带所需的时间，在所述指定位置经过所述温度带时调节长晶炉中冷却装置的冷却效率，由此，为完美晶体的长晶过程中如何调节长晶炉中冷却装置的冷却效率提供了理论依据，从而提高了晶体品质和完美晶体的良率。
[0012]另外，根据本专利技术上述实施例的控制生长完美硅晶体的方法还可以具有如下附加的技术特征：
[0013]在本专利技术的一些实施例中，所述晶棒上任一指定位置为晶冠下边缘。
[0014]在本专利技术的一些实施例中，所述根据晶棒上所述指定位置在不同长晶长度时对应的温度，计算指定温度对应的晶棒长度，包括：
[0015]根据所述指定位置在不同长晶长度时对应经历的温度，计算晶棒上所述指定位置对应晶棒横截面的平均温度；
[0016]根据所述指定位置对应晶棒横截面的平均温度计算所述指定温度对应的晶棒长度。
[0017]在本专利技术的一些实施例中，所述根据晶棒上所述指定位置在不同长晶长度时对应的温度，计算指定温度对应的晶棒长度，包括：
[0018]利用内插法根据晶棒上所述指定位置在不同长晶长度时对应的温度，计算指定温度对应的晶棒长度。
[0019]在本专利技术的一些实施例中，所述根据所述指定位置通过所述温度带所需的时间，在所述指定位置经过所述温度带时调节长晶炉中冷却装置的冷却效率，包括：
[0020]当所述指定位置经过第一温度带时，控制所述冷却装置的冷却效率降低，当所述指定位置经过第二温度带时，控制所述冷却装置的冷却效率升高，使所述指定位置通过所述第一温度带所需的时间大于冷却效率控制之前所述指定位置通过所述第一温度带所需的时间，使所述指定位置通过所述第二温度带所需的时间小于冷却效率控制之前所述指定位置通过所述第二温度带所需的时间，其中所述第一温度带的下限值高于所述第二温度带的上限值。
[0021]在本专利技术的一些实施例中，所述冷却装置包括：水冷套；所述控制所述冷却装置的冷却效率，包括：通过控制所述水冷套中冷却水管的冷却水流速、冷却水温度、冷却水流量中的至少一种以控制所述水冷套的冷却效率。
[0022]在本专利技术的一些实施例中，所述获取完美晶棒生长过程中，晶棒上任一指定位置在不同长晶长度时对应的温度，包括：
[0023]利用测温设备检测完美晶棒上所述指定位置在不同长晶长度时对应的温度。
[0024]在本专利技术的一些实施例中，所述获取完美晶棒生长过程中，晶棒上任一指定位置在不同长晶长度时对应的温度，包括：
[0025]根据预设的长晶参数模拟完美晶棒的长晶过程，获取晶棒上所述指定位置在不同长晶长度时对应的温度，其中所述长晶参数包括：拉速、液口距、炉压、加热功率和通入气体气流。
[0026]在本专利技术的一些实施例中，所述根据预设的长晶参数模拟完美晶棒的长晶过程，获取晶棒上所述指定位置在不同长晶长度时对应的温度，包括：
[0027]根据预设的长晶参数模拟完美晶棒的长晶过程，按照预设长晶长度条件作为数据采集间隔步长获取晶棒上所述指定位置在不同长晶长度时对应的温度，其中，长晶初期的间隔步长小于长晶中期的间隔步长，长晶中期的间隔步长小于长晶后期的间隔步长。
[0028]在本专利技术的再一个方面，本专利技术提出了一种硅晶体。根据本专利技术的实施例，所述硅晶体采用以上实施例所述的方法得到的冷却效率制备得到。由此，该硅晶体具有较高的品
质。可以理解的是硅晶体中处于完美晶体的窗口比较大。
[0029]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0030]本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0031]图1是本专利技术一个实施例的晶棒提拉过程中温度带在晶棒上的示意图；
[0032]图2是本专利技术再一个实施例的晶棒提拉过程中温度带在晶棒上的示意图；
[0033]图3是本专利技术实施例1中的晶棒上晶冠下边缘在不同温度带所经历的温度带宽度和时间的示意图。
具体实施方式
[0034]下面详细描述本专利技术的实施例，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0035]本专利技术中，如无特殊说明，下述属于以及符号所表示的意义如下所定义的：液口距为导流筒的下端与固液界面处的间隔距离。本专利技术中所使用的术语“完美晶体”并不意指绝对完美的晶体或没有任何缺陷的晶体，而是容许存在极少量的一种或多种缺陷，其不足以使晶体或得到的晶圆的某种电学或机械学特性产生大的变化而致使其制成电子器件的性能劣化。
[0036]在直拉法制备晶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种控制生长完美硅晶体的方法，其特征在于，包括：获取完美晶棒生长过程中，晶棒上任一指定位置在不同长晶长度时对应的温度；根据晶棒上所述指定位置在不同长晶长度时对应的温度，计算指定温度对应的晶棒长度；根据所述指定温度对应的晶棒长度计算指定温度范围对应的温度带的宽度；根据所述温度带的宽度以及长晶拉速，计算所述指定位置通过所述温度带所需的时间；根据所述指定位置通过所述温度带所需的时间，在所述指定位置经过所述温度带时调节长晶炉中冷却装置的冷却效率。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述晶棒上任一指定位置为晶冠下边缘。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据晶棒上所述指定位置在不同长晶长度时对应的温度，计算指定温度对应的晶棒长度，包括：根据所述指定位置在不同长晶长度时对应经历的温度，计算晶棒上所述指定位置对应晶棒横截面的平均温度；根据所述指定位置对应晶棒横截面的平均温度计算所述指定温度对应的晶棒长度。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据晶棒上所述指定位置在不同长晶长度时对应的温度，计算指定温度对应的晶棒长度，包括：利用内插法根据晶棒上所述指定位置在不同长晶长度时对应的温度，计算指定温度对应的晶棒长度。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述指定位置通过所述温度带所需的时间，在所述指定位置经过所述温度带时调节长晶炉中冷却装置的冷却效率，包括：当所述指定位置经过第一温度带时，控制所述冷却装置的冷却效率降低，当所述指定位置经过第二温度带时，控制所述冷却装置的冷却效率升高，使所述指定位置通过所述第一温度带所需的时间大于冷却效率控制之前所述指定位置通过所述第一温度带所需的时间，使所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王双丽，陈俊宏，
申请(专利权)人：徐州鑫晶半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：