硅单晶长晶方法及硅单晶长晶设备.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111379016A(43)申请公布日2020.07.07(21)申请号201911151325.9(22)申请日2019.11.21(30)优先权数据1071478272018.12.28TW(71)申请人环球晶圆股份有限公司地址中国台湾(72)发明人陈俊宏王兴邦徐文庆李依晴(74)专利代理机构北京康信知识产权代理有限责任公司11240代理人王博(51)Int.Cl.C30B15/16(2006.01)C30B15/10(2006.01)C30B29/06(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图10页(54)发明名称硅单晶长晶方法及硅单晶长晶设备(57)摘要本发明公开一种硅单晶长晶方法及硅单晶长晶设备，所述硅单晶长晶方法包括：提供炉体、不会相对于炉体转动的支撑座与坩埚、及设置于支撑座外围的加热模块；在坩埚内的硅熔汤液面实施固化以形成晶体后，逐次调降加热模块的加热功率而对坩埚的外周围区域进行适当的温度调节，并有效控制坩埚周围热场的温度梯度，借以得到由所述硅熔汤固化形成的一硅单晶晶锭。CN111379016ACN111379016A权利要求书1/2页1.一种硅单晶长晶方法，其特征在于，所述硅单晶长晶方法包括：一准备步骤：在一硅单晶长晶设备的一坩埚内设有一硅熔汤；其中，所述硅单晶长晶设备还包含有支撑所述坩埚的一支撑座及设置于所述支撑座外围的一加热模块，并且所述支撑座与所述坩埚不会相对于所述加热模块而转动；一起始步骤：自所述硅熔汤的液面实施固化以形成有一晶体，并使所述晶体朝向所述坩埚的侧壁进行横向长晶，以增加所述晶体的一外径；一转肩步骤：在所述晶体的所述外径达到一预定值的至少90％时，调整所述坩埚周围的一热场，以使所述晶体的所述外径达到所述预定值、并定义为一头段晶体，而后使所述头段晶体朝向所述坩埚内底面进行纵向长晶；一主体步骤：降低所述加热模块的热能总输出，以使所述头段晶体接续固晶形成一第一段晶体；接续降低所述加热模块的热能总输出，以使所述第一段晶体接续固晶形成一第二段晶体；再次降低所述加热模块的热能总输出，以使所述第二段晶体接续固晶形成一第三段晶体；以及一结尾步骤：降低所述加热模块的热能输出，以使所述第三段晶体接续固晶形成一尾段晶体，并使所述尾段晶体脱离所述坩埚，以得到由所述硅熔汤固化形成的一硅单晶晶锭。2.根据权利要求1所述的硅单晶长晶方法，其特征在于，在形成所述第一段晶体的过程中所述加热模块的热能总输出，为在所述转肩步骤中所述加热模块的热能总输出的93％～97％；在形成所述尾段晶体的过程中所述加热模块的热能总输出，为在形成所述第三段晶体的过程中所述加热模块的热能总输出的93％～97％。3.根据权利要求1所述的硅单晶长晶方法，其特征在于，在形成所述第二段晶体的过程中所述加热模块的热能总输出，为在形成所述第一段晶体的过程中所述加热模块的热能总输出的93％～97％；在形成所述第三段晶体的过程中所述加热模块的热能总输出，为在形成所述第二段晶体的过程中所述加热模块的热能总输出的93％～97％。4.根据权利要求1所述的硅单晶长晶方法，其特征在于，所述头段晶体与所述尾段晶体的体积和不大于所述硅单晶晶锭的体积的30％。5.根据权利要求1所述的硅单晶长晶方法，其特征在于，所述第一段晶体、所述第二段晶体及所述第三段晶体各自的体积为所述硅单晶晶锭的体积的23～32％。6.根据权利要求1所述的硅单晶长晶方法，其特征在于，于所述准备步骤中，所述加热模块包含有一第一加热单元、一第二加热单元、及一第三加热单元，所述第一加热单元围绕并面向所述坩埚的上半部，所述第二加热单元围绕并面向所述坩埚的下半部，所述第三加热单元位于所述坩埚的下方；于所述主体步骤中，所述第一加热单元的热能输出大于所述第二加热单元的热能输出，并且所述第二加热单元的热能输出大于所述第三加热单元的热能输出。7.根据权利要求6所述的硅单晶长晶方法，其特征在于，在形成所述第一段晶体的过程中，所述第一加热单元的热能输出为所述第二加热单元的热能输出的170％～240％，所述第二加热单元的热能输出为所述第三加热单元的热能输出的180％～220％；在形成所述第二段晶体的过程中，所述第一加热单元的热能输出为所述第二加热单元的热能输出的170％～240％，所述第二加热单元的热能输出为所述第三加热单元的热能输出的180％～220％；在形成所述第三段晶体的过程中，所述第一加热单元的热能输出为所述第二加热单2CN111379016A权利要求书2/2页元的热能输出的180％～260％，所述第二加热单元的热能输出为所述第三加热单元的热能输出的180％～220％。8.根据权利要求6所述的硅单晶长晶方法，其特征在于，于所述起始步骤中，所述第一