CN108950679B - 一种在线监测直拉单晶炉内长晶界面形状的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在线监测直拉单晶炉内长晶界面形状的方法，在晶体侧壁布置两个温度监测点，两个温度监测点和三相点沿长晶方向等间距分布，结合三相点的温度，预测长晶界面形状的变化。本发明通过测温装置测量晶体侧壁两个监测点的温度，能够方便准确的预测拉晶过程中长晶界面形状的变化，为长晶工艺的调整提供指导，最终获得高质量的半导体单晶。

Description

一种在线监测直拉单晶炉内长晶界面形状的方法
技术领域
本发明属于直拉法单晶生长领域，具体涉及一种在线监测直拉单晶炉内长晶界面形状的方法。
背景技术
直拉法是由波兰科学家JanCzochraski于1918年提出的一种生长单晶方法。这种方法首先被应用于生长单晶锗，后来被应用到生长单晶硅。由于其具有容易生长大直径、无位错、低点缺陷浓度单晶的优势，目前被广泛的应用到生长大尺寸半导体级单晶硅领域。
在晶体生长过程中，长晶界面的形状对晶体最终的质量具有很大的影响。晶体内部空位以及间隙原子点缺陷在长晶界面附近产生，长晶界面形状能够显著影响晶体内部点缺陷的类型。同时，不合理的长晶界面形状会导致晶体内部热应力过大，进而引起位错的产生。此外，晶体中掺杂剂和杂质径向分布的均匀性也受到长晶界面形状的影响。
在拉晶过程中，长晶界面被熔体和晶体覆盖，难以直接观测。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在线监测直拉单晶炉内长晶界面形状的方法，以解决在拉晶过程中长晶界面的形状难以观测的技术问题。
本发明采用如下技术方案来实现的：
一种在线监测直拉单晶炉内长晶界面形状的方法，该方法包括：在高温晶体侧壁布置两个温度监测点，分别为第一温度监测点和第二温度监测点，并结合三相点的温度，预测位于高温晶体与熔体之间的长晶界面形状的变化。
本发明进一步的改进在于，第一温度监测点和第二温度监测点与三相点沿拉晶方向等间距分布。
本发明进一步的改进在于，第一温度监测点和第二温度监测点与三相点的间距为2cm-20cm。
本发明进一步的改进在于，第一温度监测点和第二温度监测点的位置在拉晶过程中保持不变。
本发明进一步的改进在于，根据第一温度监测点的温度T1和第二温度监测点的温度T2以及三相点的温度T3，由于
Figure BDA0001712700190000021
与长晶界面的凸度h呈现明显的强线性关系，因此通过
Figure BDA0001712700190000022
预测长晶界面形状的变化。
本发明具有如下有益的技术效果：
本发明提供的一种在线监测直拉单晶炉内长晶界面形状的方法，在拉晶过程中，通过监测晶体侧壁两个监测点的温度，并结合三相点的温度，能够方便准确的预测拉晶过程中长晶界面形状的变化，为长晶工艺的调整提供指导，最终获得高质量的半导体单晶。
附图说明
图1为本发明温度监测点布置的示意图。
图2为长晶界面形状的示意图。
图3为本发明长晶界面形状与φ的关系结果图示意图。
图中：1-第一温度监测点；2-第二温度监测点；3-三相点；4-高温晶体；5-熔体；6-长晶界面。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明提供的一种在线监测直拉单晶炉内长晶界面形状的方法，该方法包括：在高温晶体4侧壁布置两个温度监测点，分别为第一温度监测点1和第二温度监测点2。特别地，第一温度监测点1和第二温度监测点2与三相点3之间间距H相等，为2-20cm。在整个拉晶过程中，第一温度监测点1和第二温度监测点2的位置保持不变。长晶界面的形状一般通过长晶界面的凸度h描述，如图2所示。
在拉晶过程中，根据第一温度监测点1的温度T1和第二温度监测点2的温度T2以及三相点3的温度T3，通过
Figure BDA0001712700190000031
预测长晶界面6形状的变化。
为说明本方案的可行性和有效性，对拉晶过程中不同长晶的情况进行数值模拟，模拟结果如图3所示，可以发现，
Figure BDA0001712700190000032
与长晶界面的凸度h呈现明显的强线性关系，即通过
Figure BDA0001712700190000033
可以准确地预测长晶界面形状的变化。
本发明的测温点温度的获取，可以有很多方式，如接触测温或者非接触测温。本领域的技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种在线监测直拉单晶炉内长晶界面形状的方法，其特征在于，该方法包括：在高温晶体(4)侧壁布置两个温度监测点，分别为第一温度监测点(1)和第二温度监测点(2)，根据第一温度监测点(1)的温度T1和第二温度监测点(2)的温度T2以及三相点(3)的温度T3，由于
Figure FDA0002324940790000011
与长晶界面的凸度h具有强线性关系，因此通过
Figure FDA0002324940790000012
预测长晶界面(6)形状的变化，其中第一温度监测点(1)和第二温度监测点(2)与三相点(3)沿拉晶方向等间距分布。
2.根据权利要求1所述的一种在线监测直拉单晶炉内长晶界面形状的方法，其特征在于，第一温度监测点(1)和第二温度监测点(2)与三相点(3)的间距为2cm-20cm。
3.根据权利要求1所述的一种在线监测直拉单晶炉内长晶界面形状的方法，其特征在于，第一温度监测点(1)和第二温度监测点(2)的位置在拉晶过程中保持不变。
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