本发明专利技术公开了一种晶体生长装置、晶体直径控制方法、系统及存储介质，晶体生长装置包括：直径获取单元、坩埚、导流筒、加热单元、晶体提拉单元、坩埚升降单元和控制单元，控制单元与直径获取单元、加热单元、晶体提拉单元和坩埚升降单元连接，用于根据所述当前晶体直径与预设的目标晶体直径的直径偏差，计算需要调整的埚跟比偏差，并根据所述埚跟比偏差调整当前埚跟比，以改变坩埚升降单元的升降速度，从而改变液面距，进而对所述直径偏差进行修正，其中，所述液面距为所述熔体液面与所述导流筒的距离。根据本发明专利技术的晶体生长装置、晶体直径控制方法、系统及存储介质可以及时有效地对晶体直径偏差进行修正，抑制晶体直径变化的波动。抑制晶体直径变化的波动。抑制晶体直径变化的波动。
【技术实现步骤摘要】
晶体生长装置、晶体直径控制方法、系统及存储介质
[0001]本申请涉及晶体生长领域，具体而言涉及一种晶体生长装置、晶体直径控制方法、系统及存储介质。
技术介绍
[0002]直拉法是现有的一种常用的单晶生长方法，又称为切克劳斯基法，简称CZ法。CZ法的特点是在一个直筒型的炉体中，用石墨加热器加热，将装在高纯度石英坩埚中的多晶硅熔化，然后将籽晶插入熔体表面进行熔接，同时转动籽晶，再反转坩埚，籽晶缓慢向上提升，经过引晶、放肩、转肩、等径生长、收尾等过程，最终长成所需直径和长度的晶棒。
[0003]目前，在等径生长的过程中，为了控制晶体直径，通常通过调整晶体提拉速度和石墨加热器的加热功率，来调整晶体直径偏差。
[0004]但是，晶体的提拉速度直接影响着晶体内部缺陷变化，晶体的提拉速度首先要满足晶体品质的要求。根据Vornkov晶体生长理论，晶体内部的缺陷类型和v/G值相关。v为晶体的提拉速度(mm/min)，G为晶体固液界面的垂直温度梯度(K/mm)。当v/G值较大时，固液界面上部的晶体中产生过剩的原子空穴(Vacancy)，在晶体冷却后，过剩的空穴聚集产生被称为COP晶体缺陷。当v/G值较小时，固液界面上部的晶体中产生过剩的间隙硅原子(Interstitial)，过剩的间隙硅原子聚集形成位错族缺陷。v/G值按照大至小的顺序，晶体内存在有COP领域，OSF领域，PvPi领域(无缺陷领域)，位错族领域。晶体的径向截面内全部为PvPi的无缺陷领域所对应的v/G值范围非常的狭小。因此，在半导体硅单晶生长的晶体缺陷控制的要求下，提拉速度可以变化范围非常狭小。
[0005]而通过调整石墨加热器加热功率来调整晶体直径偏差的方式因热量传递需要很长时间，具有较长的时间滞后性，通常滞后时间在30min以上，不能及时修正晶体直径的变化。
[0006]因此，通过调整晶体提拉速度和石墨加热器的加热功率来调整晶体直径偏差，难以及时有效地对晶体直径进行控制，容易导致晶体直径出现周期性的波动，甚至出现直径波动越来越大，产生振荡，无法实现直径控制的情况。
技术实现思路
[0007]针对上述问题，本专利技术提供了一种晶体生长装置、晶体直径控制方法、系统及存储介质。
[0008]根据本专利技术的第一方面，提供了一种晶体生长装置，其包括：
[0009]直径获取单元，用于获取当前晶体直径；
[0010]坩埚，用于容纳生长晶体的熔体；
[0011]导流筒，位于所述熔体液面的上方且环绕晶体；
[0012]加热单元，用于加热所述坩埚；
[0013]晶体提拉单元，用于提拉晶体；
[0014]坩埚升降单元，用于带动所述坩埚升降；
[0015]控制单元，与所述直径获取单元、所述加热单元、所述晶体提拉单元和所述坩埚升降单元连接，用于根据所述当前晶体直径与预设的目标晶体直径的直径偏差，计算需要调整的埚跟比偏差，并根据所述埚跟比偏差调整当前埚跟比，以改变坩埚升降单元的升降速度，从而改变液面距，进而对所述直径偏差进行修正，其中，所述液面距为所述熔体液面与所述导流筒的距离。
[0016]示例性地，所述控制单元用于根据所述当前晶体直径与目标晶体直径的直径偏差，计算需要调整的埚跟比偏差，并根据所述埚跟比偏差调整当前埚跟比，以改变坩埚升降单元的升降速度，包括：
[0017]将所述直径偏差作为第一PID算法的输入，通过所述第一PID算法输出需要调整的埚跟比偏差；
[0018]将当前埚跟比加上所述埚跟比偏差，得到调整后的埚跟比；
[0019]根据调整后的埚跟比确定坩埚升降单元的升降速度；
[0020]将所述坩埚升降单元的当前升降速度调整至根据所述埚跟比偏差确定的升降速度。
[0021]示例性地，所述控制单元还用于：
[0022]将所述直径偏差作为第二PID算法的输入，通过所述第二PID算法输出所述晶体提拉单元的晶体提拉速度偏差；
[0023]根据所述晶体提拉速度偏差，调整所述晶体提拉单元的晶体提拉速度；
[0024]且/或，
[0025]所述控制单元还用于：
[0026]将所述直径偏差作为第三PID算法的输入，通过所述第三PID算法计算所述加热单元的加热功率偏差；
[0027]根据所述加热功率偏差，调整所述加热单元的加热功率。
[0028]示例性地，所述晶体生长装置还包括：
[0029]液面距获取单元，与所述控制单元连接，用于获取当前液面距；
[0030]所述控制单元还用于：
[0031]控制当前液面距处于预设的液面距范围。
[0032]根据本专利技术的第二方面，提供了一种晶体直径控制方法，其包括如下步骤：
[0033]获取当前晶体直径；
[0034]计算所述当前晶体直径与预设的目标晶体直径的直径偏差；
[0035]根据所述直径偏差，确定需要调整的埚跟比偏差，并根据所述埚跟比偏差调整当前埚跟比，以改变晶体生长装置中的坩埚升降单元的升降速度，从而改变液面距，进而对所述直径偏差进行修正，其中，所述液面距为所述坩埚中的熔体液面与晶体生长装置中的导流筒的距离。
[0036]示例性地，根据所述直径偏差，确定需要调整的埚跟比偏差，并根据所述埚跟比偏差调整当前埚跟比，以改变晶体生长装置中的坩埚升降单元的升降速度，包括：
[0037]将所述直径偏差作为第一PID算法的输入，通过所述第一PID算法输出需要调整的埚跟比偏差；
[0038]将当前埚跟比加上所述埚跟比偏差，得到调整后的埚跟比；
[0039]根据调整后的埚跟比确定坩埚升降单元的升降速度；
[0040]将晶体生长装置中的坩埚升降单元的当前升降速度调整至根据调整后的埚跟比确定的升降速度。
[0041]示例性地，计算所述晶体直径与预设的目标晶体直径的直径偏差的步骤之后，还包括：
[0042]将所述直径偏差作为第二PID算法的输入，通过所述第二PID算法计算晶体提拉速度偏差；
[0043]根据所述晶体提拉速度偏差，调整晶体提拉速度；
[0044]且/或，
[0045]计算所述晶体直径与预设的目标晶体直径的直径偏差的步骤之后，还包括：
[0046]将所述直径偏差作为第三PID算法的输入，通过所述第三PID算法计算晶体生长装置中的加热单元的加热功率偏差，所述加热单元用于加热所述晶体生长装置中的坩埚；
[0047]根据所述加热功率偏差，调整所述加热单元的加热功率。
[0048]示例性地，所述控制方法还包括：
[0049]获取当前液面距；
[0050]控制当前液面距处于预设的液面距范围。
[0051]根据本专利技术的第三方面，提供了一种晶体直径控制系统，其包括存储器、处理器及存储在所述存储器上且在所述处理器上运行的计算机程序；
[0052]所述处理器执行所述计算机程序时，实现如上所述的控制方法的步骤。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种晶体生长装置，其特征在于，包括：直径获取单元，用于获取当前晶体直径；坩埚，用于容纳生长晶体的熔体；导流筒，位于所述熔体液面的上方且环绕晶体；加热单元，用于加热所述坩埚；晶体提拉单元，用于提拉晶体；坩埚升降单元，用于带动所述坩埚升降；控制单元，与所述直径获取单元、所述加热单元、所述晶体提拉单元和所述坩埚升降单元连接，用于根据所述当前晶体直径与预设的目标晶体直径的直径偏差，计算需要调整的埚跟比偏差，并根据所述埚跟比偏差调整当前埚跟比，以改变坩埚升降单元的升降速度，从而改变液面距，进而对所述直径偏差进行修正，其中，所述液面距为所述熔体液面与所述导流筒的距离。2.根据权利要求1所述的晶体生长装置，其特征在于，所述控制单元用于根据所述当前晶体直径与目标晶体直径的直径偏差，计算需要调整的埚跟比偏差，并根据所述埚跟比偏差调整当前埚跟比，以改变坩埚升降单元的升降速度，包括：将所述直径偏差作为第一PID算法的输入，通过所述第一PID算法输出需要调整的埚跟比偏差；将当前埚跟比加上所述埚跟比偏差，得到调整后的埚跟比；根据调整后的埚跟比确定坩埚升降单元的升降速度；将所述坩埚升降单元的当前升降速度调整至根据调整后的埚跟比确定的升降速度。3.根据权利要求1所述的晶体生长装置，其特征在于，所述控制单元还用于：将所述直径偏差作为第二PID算法的输入，通过所述第二PID算法输出所述晶体提拉单元的晶体提拉速度偏差；根据所述晶体提拉速度偏差，调整所述晶体提拉单元的晶体提拉速度；且/或，所述控制单元还用于：将所述直径偏差作为第三PID算法的输入，通过所述第三PID算法计算所述加热单元的加热功率偏差；根据所述加热功率偏差，调整所述加热单元的加热功率。4.根据权利要求1
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3中任一项所述的晶体生长装置，其特征在于，所述晶体生长装置还包括：液面距获取单元，与所述控制单元连接，用于获取当前液面距；所述控制单元还用于：控制当前液面距处于预设的液面距范围。5.一种晶体直径控制方法，其特征在于，包括如下步骤：获取当前晶体直径；计算所述当前晶体直径...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈伟民，李寅锋，
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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