直拉晶体生长方法及其设备技术

本发明专利技术提供一种直拉晶体生长方法及其设备，所述直拉晶体生长方法包括采用直拉法生长晶体至等径生长的后期，并获取晶体的等径长度、测量直径及工艺信息；提供历史数据库，从历史数据库中获得与晶体相应的模拟直径；比较测量直径与模拟直径的差异是否小于或等于预设差值；若是，以测量直径作为当前直径执行工艺控制；若否，以模拟直径作为当前直径执行工艺控制。本发明专利技术中，通过模拟直径结合预设差值使当前直径始终锚定在模拟直径的允许波动范围内并使该当前直径紧跟测量直径波动而变化，因此将该当前直径用于控制晶体等径生长的直径时，可使得晶体直径稳定在模拟直径的波动范围内，防止晶体直径大幅振荡。防止晶体直径大幅振荡。防止晶体直径大幅振荡。

【技术实现步骤摘要】
直拉晶体生长方法及其设备


[0001]本专利技术涉及半导体领域，特别涉及一种直拉晶体生长方法及其设备。

技术介绍

[0002]当前半导体产业技术不断革新，半导体制程逐渐向更小关键节点转换。在这种行业背景下，晶体的制造则需要匹配行业的快速发展，制造出更高标准的产品满足下游客户的需求。这其中最为核心的技术则在于保持晶体质量的稳定性。
[0003]直拉法(CZ)是作为制备半导体或太阳能用硅单晶的一种重要方法，其是将多晶硅料放入石英坩埚中，加热融化形成硅溶体，然后经过调温、引晶、放肩、转肩、等径、收尾等步骤，最终制备出单晶硅棒。
[0004]其中，等径生长过程是晶体生长的关键过程。请参照图1a及图1b，图1a为晶体等径生长中期的直径变化示意图，图1b为晶体等径生长后期的直径变化示意图，在晶体等径生长的后期，晶体直径相对等径生长的前中期波动更大，严重影响晶体质量。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种直拉晶体生长方法及其设备，用于减小晶体等径生长后期的直径变化。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供的直拉晶体生长方法，包括：
[0007]采用直拉法生长晶体至等径生长的后期，并获取所述晶体的等径长度、测量直径及工艺信息；
[0008]提供历史数据库，从所述历史数据库中根据所述晶体的工艺信息选择相匹配的历史直径数据，并利用所述历史直径数据获得与所述晶体相应的模拟直径；
[0009]比较所述测量直径与所述模拟直径的差异是否小于或等于预设差值；若是，以所述测量直径作为所述晶体在所述等径长度的当前直径执行晶体等径生长的工艺控制；若否，以所述模拟直径作为所述晶体在所述等径长度的当前直径执行晶体等径生长的工艺控制。
[0010]可选的，所述晶体等径生长的长度的最大长度为预设等径长度，以所述晶体在所述预设等径长度70％以后的等径生长阶段作为所述等径生长的后期。
[0011]可选的，所述晶体的工艺信息包括晶体的产品类型、生长温度及拉速。
[0012]可选的，根据所述晶体的当前直径，采用PID法调节生长工艺的温度和/或拉速以控制所述晶体等径生长的直径。
[0013]可选的，根据所述晶体的等径长度获得所述晶体的等径位置n，n为正整数，从所述历史数据库中选择所述历史直径数据，并获得所述模拟直径的步骤包括：
[0014]从所述历史数据库中选择i个具有所述工艺信息的晶棒，并获取i个所述晶棒在等径生长后期的直径数据列，每个所述直径数据列的直径随等径位置n的增长呈周期波动状，i为正整数；
[0015]对i个所述直径数据列进行拟合，获得一个直径数据列，并作为所述历史直径数据；
[0016]对等径位置n所处波动周期内的全部历史直径数据进行均值化处理，获得等径位置n的均值化直径，并同理获得等径位置n
‑
1的均值化直径及等径位置n+1的均值化直径；
[0017]求取等径位置n
‑
1的均值化直径、等径位置n的均值化直径及等径位置n+1的均值化直径的算术平均值，作为所述晶体在等径位置n的模拟直径。
[0018]可选的，采用最小二乘法对i个所述直径数据列基于等径位置进行拟合及误差消除。
[0019]可选的，i大于或等于5。
[0020]可选的，对等径位置n所处波动周期内的全部历史直径数据进行均值化处理，获得等径位置n的均值化直径的步骤包括：
[0021]所述波动周期为T，从所述历史直径数据中分别获得等径位置n
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0.5T的直径、等径位置n
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0.5T+1的直径直至等径位置n+0.5T的直径；
[0022]获得等径位置n
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0.5T的直径、等径位置n
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0.5T+1的直径直至等径位置n+0.5T的直径的算术平均值作为等径位置n的均值化直径。
[0023]可选的，所述晶体具有预设直径，所述预设差值为所述预设直径的0.3％～1％。
[0024]基于本专利技术的另一方面，还提供一种直拉晶体生长设备，包括：
[0025]直拉晶体生长装置，用于执行晶体的等径生长，并获取所述晶体的等径长度、测量直径及工艺信息；
[0026]历史数据获取装置，包括历史数据库，从所述历史数据库中根据所述晶体的等径长度及工艺信息选择相匹配的历史直径数据，并利用所述历史直径数据获得与所述晶体相应的模拟直径；
[0027]直径数据比对装置，比较所述测量直径与所述模拟直径的差异是否小于或等于预设差值；若是，以所述测量直径作为所述晶体在所述等径长度的当前直径执行晶体等径生长的工艺控制；若否，以所述模拟直径作为所述晶体在所述等径长度的当前直径执行晶体等径生长的工艺控制。
[0028]综上所述，本专利技术在晶体等径生长的后期，通过从历史数据库中根据晶体的工艺信息选择相匹配的历史直径数据，并利用历史直径数据获得与晶体相应的模拟直径，再比较测量直径与模拟直径的差异是否小于或等于预设差值；若是，以测量直径作为晶体的当前直径执行等径生长的工艺控制；若否，以模拟直径作为晶体的当前直径执行等径生长的工艺控制。在本专利技术中，通过模拟直径结合预设差值以限定当前直径的上下限作为其允许波动范围，使当前直径始终锚定在模拟直径的允许波动范围内并使该当前直径紧跟测量直径波动而变化，因此将该当前直径用于控制晶体等径生长的直径时，可相对较为平缓的当前直径使得晶体直径稳定在模拟直径的波动范围内并尽量逼近预设直径，防止晶体直径大幅振荡。
附图说明
[0029]本领域的普通技术人员应当理解，提供的附图用于更好地理解本专利技术，而不对本专利技术的范围构成任何限定。其中：
[0030]图1a为晶体等径生长中期的直径变化示意图；
[0031]图1b为现有晶体等径生长后期的直径变化示意图；
[0032]图2是实施例一提供的直拉晶体生长方法的流程图；
[0033]图3是实施例一提供的晶体等径生长后期的直径变化示意图。
具体实施方式
[0034]为使本专利技术的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。
[0035]应当明白，当元件或层被称为"在
…
上"、"连接到"其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、连接其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为"直接在
…
上"、"直接连接到"其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直拉晶体生长方法，其特征在于，包括：采用直拉法生长晶体至等径生长的后期，并获取所述晶体的等径长度、测量直径及工艺信息；提供历史数据库，从所述历史数据库中根据所述晶体的工艺信息选择相匹配的历史直径数据，并利用所述历史直径数据获得与所述晶体相应的模拟直径；比较所述测量直径与所述模拟直径的差异是否小于或等于预设差值；若是，以所述测量直径作为所述晶体在所述等径长度的当前直径执行晶体等径生长的工艺控制；若否，以所述模拟直径作为所述晶体在所述等径长度的当前直径执行晶体等径生长的工艺控制。2.根据权利要求1所述的直拉晶体生长方法，其特征在于，所述晶体等径生长的长度的最大长度为预设等径长度，以所述晶体在所述预设等径长度70％以后的等径生长阶段作为所述等径生长的后期。3.根据权利要求1所述的直拉晶体生长方法，其特征在于，所述晶体的工艺信息包括晶体的产品类型、生长温度及拉速。4.根据权利要求1所述的直拉晶体生长方法，其特征在于，根据所述晶体的当前直径，采用PID法调节生长工艺的温度和/或拉速以控制所述晶体等径生长的直径。5.根据权利要求4所述的直拉晶体生长方法，其特征在于，根据所述晶体的等径长度获得所述晶体的等径位置n，n为正整数，从所述历史数据库中选择所述历史直径数据，并获得所述模拟直径的步骤包括：从所述历史数据库中选择i个具有所述工艺信息的晶棒，并获取i个所述晶棒在等径生长后期的直径数据列，每个所述直径数据列的直径随等径位置n的增长呈周期波动状，i为正整数；对i个所述直径数据列进行拟合，获得一个直径数据列，并作为所述历史直径数据；对等径位置n所处波动周期内的全部历史直径数据进行均值化处理，获得等径位置n的均值化直径，并同理获得等径位置n
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1的均值化直径及等径位置n+1的均值化直径；求取等径位置n

【专利技术属性】
技术研发人员：冯睿超，赵言，
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：