一种区熔硅单晶的分段式转肩方法技术

本发明专利技术公开了一种区熔硅单晶的分段式转肩方法，包括步骤：(1)设定分段式转肩直径位置，设定值比目标直径小5mm；(2)设定单晶加热功率曲线参数及生长角度；在单晶直径到达转肩直径前，单晶加热功率按照单晶直径的增长而增加；在单晶直径超过转肩直径后，单晶加热功率不再与单晶直径正相关，而与单晶生长长度正相关；单晶直径接近目标直径时，单晶生长角度会有先减小后增加，然后逐渐减小，单晶直径到达目标直径时，减少至0；(3)按照设定的加热功率参数和生长角度进行单晶生长。本发明专利技术可将转肩直径波动可降低至1mm以内，减小了转肩长度，并且显著提高了转肩成功率和产品收率。且显著提高了转肩成功率和产品收率。且显著提高了转肩成功率和产品收率。

【技术实现步骤摘要】
一种区熔硅单晶的分段式转肩方法


[0001]本专利技术涉及一种区熔硅单晶的分段式转肩方法，属于半导体工艺


技术介绍

[0002]区熔硅单晶生产过程中一般分为化料、引晶、缩颈、放肩、转肩、收尾几个过程，其中转肩过程是将单晶直径由增长状态变为等径生长的一个过程，在这个过程中需要同时控制加热功率和多晶走速，将单晶直径由增长状态缓慢过渡到等径状态，保证单晶直径稳定生长。转肩是影响拉晶成功率的一个主要步骤，传统的自动转肩是加热功率按照单晶直径的增长而缓慢增加，多晶走速按照单晶生长角度计算得出，直至单晶直径生长至目标直径后，加热功率与多晶走速均不再继续增加。缺点是转肩长度较长，在转肩结束后单晶直径有一段波动生长过程，最大直径与最小直径最大可达3mm以上，如果没有人工干预的情况下，拉晶失败的几率约有30％。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种区熔硅单晶的分段式转肩方法，可消除转肩过程的直径波动，减小单晶转肩长度，提高拉晶成功率和收率，降低人工操作要求，提高生产效率。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0005]一种区熔硅单晶的分段式转肩方法，包括以下步骤：
[0006](1)设定分段式转肩直径位置，设定值比目标值小5mm；
[0007](2)分别设定转肩直径前和转肩直径后的单晶加热功率曲线参数及生长角度，在单晶直径到达转肩直径之前，单晶加热功率按照单晶直径的增长而增加，单晶直径增长越快，单晶加热功率增长越快，反之亦然；在单晶直径超过转肩直径后，单晶加热功率不再与单晶直径正相关，而与单晶生长长度正相关；
[0008]单晶直径接近目标直径时，单晶生长角度先减小后增加，然后逐渐减小；单晶直径到达目标直径时，单晶生长角度减少至0；
[0009](3)按照设定的加热功率参数和生长角度进行单晶生长。
[0010]进一步地，在所述步骤(2)中，转肩直径前加热功率W＝aD3+bD2+cD+d，其中a、b、d、c为常数，使用matlab拟合计算得出，D为单晶直径；
[0011]转肩直径后加热功率W＝a
’
X3+b
’
X2+c
’
X+d
’
，其中a
’
、b
’
、c
’
、d
’
为常数，使用matlab拟合计算得出，X为单晶长度。
[0012]进一步地，在所述步骤(2)中，单晶生长角度先减小后增加，然后逐渐减小的具体过程为：先经过幅度为2
‑5°
的减小过程，然后经过幅度为1
‑3°
的增加过程，再经过幅度为0
‑3°
的减小过程。
[0013]优选地，在所述步骤(2)中，单晶生长角度先减小后增加，然后逐渐减小的具体过程为：先经过幅度为2
‑5°
，速度为1
‑4°
/mm的减小过程，然后经过幅度为1
‑3°
，速度为0.5
‑2°
/mm的增加过程，再经过幅度为0
‑3°
，速度为0.5
‑3°
/mm的减小过程。
[0014]进一步地，在所述步骤(2)中，单晶直径波动控制在1mm以内。
[0015]本专利技术的优点在于：
[0016]采用本专利技术的分段式转肩方法，转肩过程直径生长稳定平滑，直径波动可控制在1mm以内。区熔单晶转肩成功率由80％左右提升至95％以上，收率提高约2％以上，转肩过程中完全解放劳动力，大幅降低人工成本，人均产能增加20％以上。
附图说明
[0017]图1是采用常规转肩方法所得区熔硅单晶的结构示意图。
[0018]图2是常规转肩方法中加热功率、单晶生长角度与单晶直径的关系图。
[0019]图3是采用本专利技术的转肩方法所得区熔硅单晶的结构示意图。
[0020]图4是本专利技术的转肩方法中加热功率、单晶生长角度与单晶直径的关系图。
具体实施方式
[0021]下面通过实施例并结合附图对本专利技术做进一步说明，但并不意味着对本专利技术保护范围的限制。
[0022]本专利技术提供的区熔硅单晶的分段式转肩方法包括以下步骤：
[0023](1)设定分段式转肩直径位置；(2)分别设定转肩直径前和转肩直径后的单晶加热功率曲线参数及生长角度，多晶走速按照设定的单晶生长角度计算得到；(3)按照设定的参数进行单晶生长。
[0024]其中，在所述步骤(1)中，需要设定一个转肩直径值，一般设定值小于单晶目标直径5mm。例如拉制6英寸单晶，目标直径一般为155mm，转肩直径设定为150mm，直径145
‑
155mm被认定为本专利技术的分段式转肩方法中所述转肩过程的直径区间。
[0025]在所述步骤(2)中，在单晶直径到达转肩直径前，满足：转肩直径前加热功率W＝aD3+bD2+cD+d，其中a、b、d、c为常数，使用matlab拟合计算得出，D为单晶直径。单晶加热功率按照单晶直径的增长而增加，单晶直径增长越快，单晶加热功率增长越快，反之亦然。
[0026]在单晶直径超过转肩直径后，满足：转肩直径后加热功率转肩直径后加热功率W＝a
’
X3+b
’
X2+c
’
X+d
’
，其中a
’
、b
’
、c
’
、d
’
为常数，使用matlab拟合计算得出，X为单晶长度。单晶加热功率不再与单晶直径正相关，而与单晶生长长度正相关。在此过程中，单晶加热功率不会因为单晶生长角度的快速变小而波动，在单晶直径达到目标直径后，也会随着单晶生长长度的增加而缓慢增加一定的幅度，提高了单晶转肩稳定性。
[0027]在所述步骤(2)中，单晶直径越接近单晶目标直径，单晶生长角度越小，单晶直径接近目标直径时，单晶生长角度会有先减小后增加，然后逐渐减小，单晶直径到达目标直径时，单晶生长角度减少至0。该角度变化方式是减小转肩直径波动的关键。
[0028]本专利技术采用的分段式转肩方法中单晶生长角度的变化规律是：单晶到达转肩直径以后并接近目标直径时单晶生长角度会有一个2
‑5°
的减小过程(图4所示)，减小的速度控制为1
‑4°
/mm，以减弱生长惯性；然后生长角度再缓慢增加，增加幅度为1
‑3°
，增加的速度为0.5
‑2°
/mm，以反向减弱单晶直径收缩惯性；随后生长角度再以0
‑3°
缓慢减小至零，减小的速度为0.5
‑3°
/mm，减小单晶直径波动的同时又不影响加热功率的稳定增加，之所以能减小直径的变化幅度，是因为角度的变化减小了单晶生长惯性。采用这种方式，单晶直径波动可
以控制在1mm以内。
[0029]对比例
[0030]以拉制6本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种区熔硅单晶的分段式转肩方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)设定分段式转肩直径位置，设定值比目标值小5mm；(2)分别设定转肩直径前和转肩直径后的单晶加热功率曲线参数及生长角度；在单晶直径到达转肩直径之前，单晶加热功率按照单晶直径的增长而增加，单晶直径增长越快，单晶加热功率增长越快，反之亦然；在单晶直径超过转肩直径后，单晶加热功率不再与单晶直径正相关，而与单晶生长长度正相关；单晶直径接近目标直径时，单晶生长角度会有先减小后增加，然后逐渐减小；单晶直径到达目标直径时，单晶生长角度减少至0；(3)按照设定的加热功率参数和生长角度进行单晶生长。2.根据权利要求1所述的区熔硅单晶的分段式转肩方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，转肩直径前加热功率W＝aD3+bD2+cD+d，其中a、b、d、c为常数，使用matlab拟合计算得出，D为单晶直径；转肩直径后加热功率W＝a
’
X3+b
’
X2+c
’
X+d
’
，其中a
’
、b
’
、c
’
、d

【专利技术属性】
技术研发人员：尚锐刚，王永涛，刘建涛，李明飞，闫志瑞，高源，聂飞，
申请(专利权)人：有研半导体硅材料股份公司，
类型：发明
国别省市：