一种用于晶体生长的化料方法技术

本发明专利技术公开了一种用于晶体生长的化料方法，包括：第一加热阶段，加热器以第一功率加热原料，并持续第一加热时间；第二加热阶段，所述加热器以第二功率继续加热所述原料，并持续第二加热时间，其中，所述第二功率低于所述第一功率；第三加热阶段，所述加热器以第三功率继续加热所述原料，并持续第三加热时间。根据本发明专利技术提供的用于晶体生长的化料方法，通过将化料工序分为三个阶段，且第二阶段的加热功率低于第一阶段的加热功率，以在缩短化料总时间的同时避免石英坩埚的温度超过软化温度，提高了晶体生长的良率。晶体生长的良率。晶体生长的良率。

【技术实现步骤摘要】
一种用于晶体生长的化料方法


[0001]本专利技术涉及晶体生长
，具体而言涉及一种用于晶体生长的化料方法。

技术介绍

[0002]随着集成电路(Integrated Circuit，IC)产业的迅猛发展，器件制造商对IC级硅单晶材料提出了更加严格的要求，而大直径单晶硅是制备器件所必须的衬底材料。提拉法(Czochralski，CZ法)是现有技术中由熔体生长单晶的一项最主要的方法，其具体做法是将构成晶体的原料放在石英坩埚中加热熔化，在熔体表面接籽晶提拉熔体，在受控条件下，使籽晶和熔体在交界面上不断进行原子或分子的重新排列，随降温逐渐凝固而生长出晶体。
[0003]现有的化料方法是在一定时间内，加热器功率分别达到预设功率，持续一定时间后，原料完全熔化，进入稳温工序。为了缩短化料过程的时间，降低投入的总电力消耗，通常会尽可能加大加热器的功率预设功率，但是由于石英坩埚容易软化(软化温度约为1600℃)变形，甚至有局部熔融(熔点温度为1713℃)的可能，对后续长时间的晶体生长的良率控制以及发生硅液泄漏的风险都有较大的影响，因此在化料工序中需要有合适的的加热器总功率。因此，现有的恒定功率的化料方法难以实现在缩小化料时间及电力功耗的同时，保证不损耗石英坩埚。
[0004]因此，有必要提出一种新的用于晶体生长的化料方法，以解决上述问题。

技术实现思路

[0005]在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本专利技术的
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
[0006]本专利技术提供了一种用于晶体生长的化料方法，包括：
[0007]第一加热阶段，加热器以第一功率加热原料，并持续第一加热时间；
[0008]第二加热阶段，所述加热器以第二功率继续加热所述原料，并持续第二加热时间，其中，所述第二功率低于所述第一功率；
[0009]第三加热阶段，所述加热器以第三功率继续加热所述原料，并持续第三加热时间。
[0010]进一步，所述第三功率高于所述第二功率，并且所述第三功率低于所述第一功率。
[0011]进一步，所述用于晶体生长的化料方法还包括：当所述原料完全熔化后进入稳温阶段，在所述稳温阶段，所述加热器以稳温功率调整硅熔体的熔化速度。
[0012]进一步，所述第一功率与所述稳温功率的比率范围为1.4
‑
2.0；所述第二功率与所述稳温功率的比率范围为1.1
‑
1.4；所述第三功率与所述稳温功率的比率范围为1.2
‑
1.5。
[0013]进一步，所述第一加热时间为3
‑
5小时；所述第二加热时间为5小时以上；所述第三加热时间为1
‑
2小时。
[0014]进一步，所述第二加热阶段包括加料操作。
[0015]进一步，所述加热器包括底部加热器和/或侧部加热器。
[0016]根据本专利技术提供的用于晶体生长的化料方法，通过将化料工序分为三个阶段，且第二阶段的加热功率低于第一阶段的加热功率，以在缩短化料总时间的同时避免石英坩埚的温度超过软化温度，提高了晶体生长的良率。
附图说明
[0017]本专利技术的下列附图在此作为本专利技术的一部分用于理解本专利技术。附图中示出了本专利技术的实施例及其描述，用来解释本专利技术的原理。
[0018]附图中：
[0019]图1为根据本专利技术示例性实施例的一种用于晶体生长的装置的示意图；
[0020]图2为根据本专利技术示例性实施例的一种用于晶体生长的化料方法的流程图。
[0021]附图标记
[0022]1、炉体
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2、晶体
[0023]3、反射屏
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4、原料
[0024]5、坩埚
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6、加热器
[0025]7、坩埚升降机构
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8、隔热结构
具体实施方式
[0026]在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
[0027]为了彻底理解本专利技术，将在下列的描述中提出详细的描述，以说明本专利技术的一种用于晶体生长的化料方法。显然，本专利技术的施行并不限于晶体生长领域的技术人员所熟习的特殊细节。本专利技术的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本专利技术还可以具有其他实施方式。
[0028]应予以注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施例，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施例。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。
[0029]现在，将参照附图更详细地描述根据本专利技术的示例性实施例。然而，这些示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本专利技术的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施例的构思充分传达给本领域普通技术人员。在附图中，为了清楚起见，夸大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的元件，因而将省略对它们的描述。
[0030]如图1所示的晶体生长装置，包括炉体1，所述炉体1中包括坩埚5，所述坩埚5的外围设置有加热器6，所述坩埚5中有原料4，当通过加热化料使原料4成为熔体状态后，在熔体状态的原料4的上方形成晶体2，所述坩埚5的上方围绕所述晶体2设置有反射屏3。作为一个实例，所述晶体2为单晶硅棒。
[0031]示例性地，所述炉体1为不锈钢腔体，所述炉体1内为真空或者充满保护气体。作为一个实例，所述保护气体为氩气，其纯度为97％以上，压力为5mbar
‑
100mbar，流量为70slpm
‑
200slpm。
[0032]示例性地，所述坩埚5由耐高温耐腐蚀材料制成，坩埚5内盛装有用于晶体生长的熔体状态的原料4。在一个实施例中，坩埚5包括石英坩埚和/或石墨坩埚。坩埚5内盛装有原料4，例如多晶硅。原料4在坩埚5中被加热为用于生长单晶硅棒的硅熔体，具体地，将籽晶浸入硅熔体中，通过籽晶轴带动籽晶旋转并缓慢提拉，以使硅原子沿籽晶生长为单晶硅棒。所述籽晶是由一定晶向的硅单晶切割或钻取而成，常用的晶向为<100&g本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于晶体生长的化料方法，其特征在于，包括：第一加热阶段，加热器以第一功率加热原料，并持续第一加热时间；第二加热阶段，所述加热器以第二功率继续加热所述原料，并持续第二加热时间，其中，所述第二功率低于所述第一功率；第三加热阶段，所述加热器以第三功率继续加热所述原料，并持续第三加热时间。2.如权利要求1所述的用于晶体生长的化料方法，其特征在于，所述第三功率高于所述第二功率，并且所述第三功率低于所述第一功率。3.如权利要求2所述的用于晶体生长的化料方法，其特征在于，还包括：当所述原料完全熔化后进入稳温阶段，在所述稳温阶段，所述加热器以稳温功率调整硅熔体的熔化速度。4.如权利要求3所述的用于晶体生长的化料方法，其特征在于，所述第一功率...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈伟民，雷友述，赵言，王刚，
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：