[发明专利]一种晶体连续生长的加料控制方法和控制系统

说明书

本发明实施例提供了一种晶体连续生长的加料控制方法和控制系统，应用于单晶硅棒的生长过程中的等径生长阶段，所述方法包括：获取等径生长阶段所述单晶硅棒的测量直径；获取等径生长阶段所述单晶硅棒的提拉速度；基于所述单晶硅棒的测量直径、单晶硅棒的提拉速度、所述单晶硅棒的密度确定所述单晶硅棒的质量在单位时间内的增加值；根据所述单晶硅棒的质量在单位时间内的增加值确定石英坩埚的熔料区域在单位时间内的加料量。本发明实施例中，基于单晶硅棒在单位时间内的增加值，确定石英坩埚的熔料区域在单位时间内的加料量。相对现有技术中在硅液浮力作用下称量单晶硅棒的质量变化值，并基于此质量变化值确定加料量，提高了加料量控制的准确性。

技术领域

本发明涉及晶体生长技术领域，特别是涉及一种晶体连续生长的加料控制方法和系统。

背景技术

单晶硅材料的制备工艺以直拉法(Czochralski process/CZ)为主，随着技术的发展进步逐步演变为多次加料直拉法(Recharge CZ/RCZ)、连续加料直拉法(Continuous CZ/CCZ)等工艺路线。基于CCZ工艺的需求，为维持熔体和温度场的稳定、晶体的连续生长，需要不间断的向炉体内的石英坩埚中加入硅料。

在CCZ工艺中，在加料速度恒定的情况下，石英坩埚内的熔融硅液存在温度偏差时，引起单晶硅在晶体生长过程中产生直径偏差。在进行加热功率调节时，由于晶体生长界面的温度反应较慢，加热功率调节存在滞后性。为了抑制单晶硅在晶体生长过程中的直径偏差，在进行提拉速度调节时，提拉速度的波动影响晶体生长界面的稳定性，提拉速度的波动较大时容易导致晶体生长过程中位错的产生。

为了保持晶体生长界面的稳定性，现有技术根据晶体生长过程中单晶硅棒的质量偏差值进行加料速率控制，然而，单晶硅棒的质量称量在硅液浮力作用下存在精度误差，因此，如何提高晶体连续生长时的加料速率控制精度成为亟待解决的重要问题。

发明内容

本申请提供了一种晶体连续生长的加料控制方法和控制系统，用于提高晶体连续生长时的加料速率控制精度。

第一方面，本发明实施例提供了一种晶体连续生长的加料控制方法，应用于单晶硅棒的生长过程中的等径生长阶段，所述方法包括：

获取等径生长阶段所述单晶硅棒的测量直径，所述单晶硅棒的测量直径为所述单晶硅棒在固液生长界面处的直径；

获取等径生长阶段所述单晶硅棒的提拉速度；

基于所述单晶硅棒的测量直径、所述单晶硅棒的提拉速度以及所述单晶硅棒的密度确定所述单晶硅棒的质量在单位时间内的增加值；

根据所述单晶硅棒的质量在单位时间内的增加值确定石英坩埚的熔料区域在单位时间内的加料量。

可选地，所述等径生长阶段包括多个加料时间段，所述多个加料时段包括第i加料时段、第i+n加料时段，所述第i+n加料时段为所述第i加料时段之后的第n个加料时段，其中i0，n0；

所述根据所述单晶硅棒的质量在单位时间内的增加值确定石英坩埚的熔料区域在单位时间内的加料量，包括：

根据所述单晶硅棒的质量在单位时间内的增加值，确定所述单晶硅棒在第i加料时段至所述第i+n加料时段对应的单晶硅棒质量的增加值；

将所述第i加料时段至所述第i+n加料时段对应的单晶硅棒质量的增加值的平均值，确定为所述第i+n+1加料时间段所述石英坩埚的熔料区域的加料量。

可选地，所述单晶硅棒的提拉速度包括目标提拉速度和平均提拉速度；所述根据所述单晶硅棒的质量在单位时间内的增加值确定石英坩埚的熔料区域在单位时间内的加料量，包括：

基于所述单晶硅棒的质量在单位时间内的增加值确定石英坩埚的熔料区域在单位时间内的加料量的初始值；