通過施加時變磁場在矽熔體中產生抽吸力的製作方法

2024-02-11 15:13:15

專利名稱：通過施加時變磁場在矽熔體中產生抽吸力的製作方法
通過施加時變磁場在矽熔體中產生抽吸力
背景技術：
通常根據所謂的切克勞斯基(Czochralski) (Cz)法製備單晶矽，單晶矽是用於制 造半導體電子部件的大多數工藝中的起始材料。在該工藝中，多晶矽被裝入坩堝並被熔化， 使籽晶(seed crystal)與熔化的矽接觸，並通過相對緩慢的提拉而生長單晶(在本文中也 稱為單晶體)錠。在完成頸部的形成之後，降低拉拔速率和/或熔體溫度以增大晶體的直 徑，直到達到希望的或目標直徑。然後，通過控制拉拔速率和熔體溫度並同時補償降低的熔 體液面(melt level)來生長具有近似恆定直徑的通常為圓柱形的晶體主體。在生長工藝 鄰近結束但在坩堝中的熔化的矽變空之前，逐漸減小晶體直徑以形成端錐(end-cone)。典 型地，通過增加晶體拉拔速率和對坩堝施加的熱而形成端錐。當直徑變得足夠小時，使晶體 與熔體分離。為了製造半導體級單晶矽，更具體而言，大的、基本上沒有缺陷的晶體(例如，在 二十八英寸直徑的坩堝中生長的晶體)，必須控制包括正在生長的晶體的周邊的固化界面 的特性。在本文中，正在生長的晶體的固化界面也稱為熔體-固體界面。熔體-固體界面 的形狀是獲得用於製造單晶矽的適宜工藝窗口的重要因素。各種配置的磁場已經被用於採用Cz工藝的矽生長，以便修改熔體流動從而控制 雜質和點缺陷的併入。典型地，採用靜態或準靜態場來在軸對稱晶體生長系統中產生力場， 該力場會使通過熱浮力和旋轉的組合而建立的熔體運動減速。然後，通過設計熱環境、晶 體拉拔器中的旋轉以及無源減速力場來確定所產生的熔體流動。因為熱環境的設計不容 易修改，熱浮力也不容易修改，因此限制了工藝適應性。獲得這樣的附加控制機構是有益 的，該控制機制能夠在不修改受硬體支配的熱環境的情況下調製熔體中的淨體積力(body force)以構建產生希望的熱通量的熔體流動樣式。因此，希望在晶體生長工藝期間改善對熔體流動的控制，以為單晶矽的製造提供 提高的工藝適應性。

發明內容
在一個方面，提供了一種在晶體生長系統中控制晶體生長的方法。所述晶體生長 系統包括含有半導體熔體的被加熱的坩堝，根據切克勞斯基方法從所述半導體熔體生長單 晶錠，並且該錠在從所述熔體拉拔的籽晶上生長。所述方法包括通過向上線圈供應第一直 流電流(Iudc)並向下線圈供應第二直流電流(Iuic)而將會切磁場(cusped magnetic field) 施加到所述熔體。所述方法還包括向所述上線圈供應第一交流電流(IUAe)並向所述下線圈 供應第二交流電流(Iue)以產生時變(time-varying)磁場，其中所述時變磁場在所述半導 體熔體中產生抽吸力(pumping force)。在另一方面，提供了一種便於控制熔體-固體界面的形狀的生長矽晶體的系統。 所述晶體生長系統包括含有半導體熔體的被加熱的坩堝，根據切克勞斯基方法從所述半導 體熔體生長單晶錠。所述錠在從所述熔體拉拔的籽晶上生長，並且所述熔體和所述錠在其 之間形成所述熔體-固體界面。所述系統包括鄰近所述坩堝的外部的用於產生會切磁場的第一組線圈和第二組線圈。所述系統還包括控制單元，所述控制單元被配置為實施向所 述第一組線圈供應第一時變交流電流(IUA。)和向所述第二組線圈供應第二時變交流電流 (Ilac)中的至少一者以產生時變磁場。所述時變磁場在所述半導體熔體中產生抽吸力。在又一方面，提供了一種用於在進行單晶矽錠生長的切克勞斯基工藝的半導體熔 體中產生抽吸力的方法。所述系統包括存儲第一交流電流(Iuac)和第二交流電流(Iuc)的 交流電流分布(profile)。所述方法還包括分別用I·和Iuc激勵(energize)第一線圈和 第二線圈以產生時變磁場，其中所述時變磁場在所述半導體熔體中產生抽吸力。


圖1和2示例出示例性坩堝和柱坐標系統；圖3為示例出對晶體生長設備中的包含熔體的坩堝施加的軸向(本文中也稱為垂 直)磁場的框圖；圖4為示例出對晶體生長設備中的包含熔體的坩堝施加的水平(本文中也稱為橫 向)磁場的框圖；圖5為示例出對晶體生長設備中的包含熔體的坩堝施加的會切磁場的框圖；圖6為示例性晶體生長系統的框圖；圖7和8示例出示例性熔體_晶體界面；圖9為在晶體生長期間形成的熔體流動基元(melt flow cell)的示意圖；圖10為示例出被配置為施加時變磁場以在熔體中產生抽吸力的晶體生長設備控 制系統的部件的框圖；圖11-23為圖10所示的系統的一部分的局部截面視圖；圖24為示例出相控磁抽吸(PCMP)力對Iuac與Ilac之間的相位差的依賴性的系統 性質的圖表；圖25為示例出PCMP力對Iuac和Iuc的頻率的依賴性的圖表；圖26為用於在晶體生長系統(例如圖10所示的晶體生長系統)中控制晶體生長 的示例性方法的流程圖；圖27為示例性熔體_固體界面的示例；圖28為示例性熔體_固體界面的示例；圖29為未施加時變磁場而生長的晶體的示例性缺陷過渡(defecttransition) 圖；圖30為施加了時變磁場而生長的晶體的示例性缺陷過渡圖；以及圖31為圖10所示的系統的一部分的局部截面視圖。
具體實施例方式許多現有的晶體生長系統採用軸對稱的二線圈磁體，該磁體可用於產生軸向磁場 (如果線圈中的電流沿相同方向)或會切形場(如果電流沿相反方向)。磁體典型地操作在 準靜態模式。在會切形場的情況下，場強度是小的並且在生長界面附近為近似水平的(例 如，與水平方向成零度到五度)，而在軸附近，場為近似垂直的(例如，與垂直方向成零度到 三度)。磁體可以是超導的或是常規的。超導磁體典型地具有每個線圈中的大數目的匝數、大電感，並且電流不容易被調製。相比而言，常規磁體典型地具有每個線圈中的相對小數目 的匝數、中等的電感，並且電流容易被調製。在本文描述的方法和系統中，使用瞬變電流在 高導電熔體中(特別地在常規磁體系統中)誘導電流，以通過在熔體中的誘導的電流與瞬 時磁場的相互作用產生力場而不與熔體形成電接觸。在示例性實施例中，這裡描述的技術 用於現有的磁體系統以提供對熔體運動的附加程度的控制。控制熔體-固體界面的形狀是確定所製造的矽晶體的質量的重要因素。熔體-固 體界面的形狀依賴於工藝參數，例如但不限於溫度、坩堝或晶體旋轉以及晶體拉拔速率。通 過確定這些工藝參數，熔體_固體界面也被確定。在示例性實施例中，在晶體生長工藝期間 施加的磁場也會影響熔體-固體界面的形狀。可以使用磁場來使金屬和半導體熔體中的對 流穩定並抑制自然對流和紊流。存在用於穩定導電熔體中的對流的三種常規類型的磁場配 置，即，軸向的、水平的和會切的(cusped) 0圖1和2示例出示例性坩堝10和柱坐標系統。柱坐標系統包括坐標R12、θ 14以 及Ζ16。坐標R12、θ 14以及Ζ16在本文中被用於描述在矽熔體中產生抽吸力的方法和系統。圖3為示例出對晶體生長設備中的包含熔體25的坩堝23施加的軸向(本文中也 稱為垂直)磁場的框圖。軸向磁場配置產生平行於晶體生長方向的磁場。在圖3中，以截 面圖示出的磁體線圈21向坩堝23提供磁場。如所示，坩堝23包含矽熔體25，從該矽熔體 25生長晶體27。圖4為示例出對晶體生長設備中的包含熔體25的坩堝23施加的水平(本文中也 稱為橫向)磁場的框圖。在水平磁場配置中，兩個磁極29被相對地設置以產生垂直於晶體 生長方向的磁場。圖5為示例出對晶體生長設備中的含有熔體25的坩堝23施加的會切磁場的框 圖。該會切磁場配置被設計為克服軸向和水平磁場配置的缺陷。一對線圈31和33(例如， 亥姆霍茲(Helmholtz)線圈)被同軸地設置在熔體表面36上方和下方並操作在相反電流 模式下以產生這樣的磁場，該磁場具有在熔體表面36附近的純徑向場分量和在熔體25的 中心38附近的純軸向場分量。由線圈31和33分別產生的上磁場40和下磁場42的組合 產生了軸向和徑向的會切磁場分量。圖6為示例性晶體生長系統100的框圖。系統100採用切克勞斯基晶體生長法制 造半導體錠。在示例性實施例中，系統100被配置為產生具有約三百毫米(300mm)的直徑 的半導體錠。在另外的實施例中，系統100被配置為產生具有兩百毫米(200mm)的直徑或 四百五十毫米(450mm)的直徑的半導體錠。通常，晶體生長系統100包括包圍坩堝103的 真空室101。加熱器105 (例如，電阻加熱器)圍繞坩堝103。在加熱和晶體拉拔期間，坩堝 驅動單元107 (例如，馬達)使坩堝103沿例如由箭頭示出的順時針方向旋轉。坩堝驅動單 元107還可在生長工藝期間根據需要升高和/或降低坩堝103。在坩堝103內為具有熔體 液面111的矽熔體109。在操作時，系統100從附到拉拔杆(shaft)或纜(cable) 117上的 籽晶115開始而從熔體109拉拔單晶113。拉拔杆或纜117的一端通過滑輪(未在圖6中 示出)而被連接到捲筒(drum)(未在圖6中示出)或任何其他適宜類型的提升機構(例如， 升降杆)，而另一端被連接到卡盤(未在圖6中示出)，該卡盤保持籽晶115和從籽晶115 生長的晶體113。
坩堝103和單晶113具有公共對稱軸119。隨著熔體的耗盡，坩堝驅動單元107可 以沿軸119升高坩堝103以將熔體液面111保持在希望的高度。晶體驅動單元121相似地 使拉拔杆或纜117沿與坩堝驅動單元107旋轉坩堝103的方向相反的方向(例如，反向旋 轉)旋轉。在使用同轉(iso-rotation)的實施例中，晶體驅動單元121可以使拉拔杆或纜 117沿與坩堝驅動單元107旋轉坩堝103的方向相同的方向(例如，沿順時針方向)旋轉。 同轉也稱為「共轉(co-rotation)」。此外，晶體驅動單元121在生長工藝期間根據需要使 晶體113相對於熔體液面111升高和降低。根據切克勞斯基單晶生長工藝，一定量的多晶體矽或多晶矽被裝載到坩堝103 中。加熱器電源123激勵電阻加熱器105，並且絕緣體(insulation) 125為真空室101的內 壁加襯。當真空泵151從真空室101去除氣體時，氣體源127 (例如，瓶)通過氣流控制器 129將氬氣供給到真空室101。外室133圍繞真空室101，來自貯水池(reservoir)的冷卻 水135被饋送到外室133。然後，冷卻水被排出到冷卻水返回集流管(manifold) 137。典型地，諸如光電管 (photocell)的溫度傳感器139 (或，高溫計)測量熔體109的表面處的溫度，並且直徑傳 送器(transducer) 141測量單晶113的直徑。控制單元143可包括處理器144，該處理器 144處理由光電管139和直徑傳送器141產生的信號。控制單元143可以為編程的數字或 模擬計算機，其控制坩堝驅動單元107、晶體驅動單元121、加熱器電源123、真空泵131以及 氣流控制器(例如，氬氣流控制器)。本文中使用的術語處理器是指中央處理單元、微處理 器、微控制器、精簡指令集電路(RISC)、專用集成電路(ASIC)、邏輯電路以及能夠執行這裡 描述的功能的任何其他電路或處理器。在示例性實施例中，系統100不包括上加熱器。上 加熱器的存在與否可以改變晶體113的冷卻特性。在示例性實施例中，諸如螺線管線圈的上磁體145和諸如螺線管線圈的下磁體 147分別位於熔體液面111的上方和下方。在示例性實施例中，以截面形式示出的線圈145 和147圍繞真空室101並共享對稱軸119。在一些實施例中，上和下線圈145和147具有單 獨的電源，即，上線圈電源149和下線圈電源151，這兩個電源中的每一個均被連接到控制 單元143並受控制單元143的控制。在示例性實施例中，電流在兩個螺線管線圈145和147中沿相反方向流動以產生 磁場。貯水池153向上和下線圈145和147提供冷卻水，之後通過冷卻水返回集流器137 排出。鐵屏蔽物155圍繞線圈145和147以減小雜散磁場並增強所產生的場的強度。在示例性實施例中，系統100產生適用於器件製造的矽晶錠。有利地，系統100可 被用於產生矽晶體113，矽晶體113的主要部分或全部基本上沒有團聚的本徵點缺陷。也 就是，所產生的晶體113的主要部分或全部具有小於約IX IO4缺陷/cm3、小於約5X103缺 陷/cm3、小於約IX IO3缺陷/cm3的缺陷密度，或者甚至沒有可檢測到的團聚的本徵點缺陷。 此外，系統100可被用於製造這樣的晶體113，該晶體113基本上不具有直徑大於約六十納 米(nm)的團聚的缺陷。在晶體生長期間控制熔體_固體或熔體_晶體界面的形狀以限制和/或抑制團聚 的本徵點缺陷的形成。圖7和8示例了從熔體表面161延伸的示例性熔體-固體界面。熔體 109與矽晶體113之間的熔體-固體界面的形狀可以為相對於晶體113的凹陷形狀(如圖8 所示)或凸起形狀(如圖7所示)、或凹陷與凸起二者的組合(也稱為「鷗翼(gull-wing)」形狀)。如下所述，控制熔體_固體界面形狀有助於減少晶體生長缺陷。在示例性實施例中，採用熔體對流來影響熔體_固體界面形狀。對流是指通過液 體自身的移動而導致的在液體中的傳熱過程。通常，存在兩種類型的對流自然對流和強制 對流。當熔體109的移動歸因於例如會引起密度梯度的加熱器105的存在時，則發生自然 對流。當熔體109的移動歸因於在坩堝103中的諸如磁場的外部誘因(agent)時，則發生 強制對流。因此，控制磁場以及由此控制熔體109的移動，有助於產生希望的熔體-固體界 面形狀。圖9為在晶體生長期間形成的熔體流動基元200和202的示意圖。在示例性實施 例中，從保持在坩堝208內的熔體206拉拔晶體204。坩堝208包括頂部210、底部212以 及坩堝壁214。在示例性實施例中，在晶體204和坩堝208沿相同方向旋轉(即，同轉)的 同時發生晶體204生長期間，在熔體206中形成熔體流動基元200和202。更具體而言，在 熔體206中形成的兩種類型的流動基元為卡曼(Karman)基元200和浮力基元(buoyancy cell) 202。卡曼基元200被直接形成在晶體204下方，而浮力基元沿坩堝壁214形成。在 反向旋轉條件下，形成包括埃克曼基元(Eckmarm cell)(未在圖9中示出)的不同的流動 基元。埃克曼基元的存在並不像像卡曼基元200的存在那樣有助於形成凹陷的熔體-固體 界面216。增強卡曼基元200有助於形成相對於晶體204更加凹陷的熔體-固體界面216形 狀(如圖8所示)。可以通過施加軸向磁場或增大所施加的會切磁場中的軸向磁場分量來 使卡曼基元200更強。軸向磁場還具有升高坩堝208的底部212處的熔體溫度、產生更多 的熱的效果，這同樣有助於形成更加凹陷的熔體_固體界面216形狀。圖10為用於在熔體109中產生抽吸力的示例性晶體生長系統300的框圖。在示 例性實施例中，系統300包括控制單元143(示於圖6中)。控制單元143可包括可編程邏 輯控制器(PLC) 169、諸如但不限於中央處理單元(CPU) 171的處理器144(示於圖6中)以 及連接到一個或多個輸入/輸出(I/O)裝置(例如139和141)的存儲器173，該一個或多 個輸入/輸出裝置用於接收表示所感測的生長參數(例如，熔體109的溫度和/或晶體113 的直徑175)的輸入信號。圖像處理器(未在圖10中示出)處理熔體-固體界面的圖像以 確定直徑175。當直徑175變得足夠小時，則使晶體113從熔體109分離。在示例性實施例 中，CPU 171被配置為確定抽吸力的方向和量值以抵消來自浮力基元的浮力，並且還確定一 組特性，該組特性限定將產生抽吸力的時變磁場。CPU 171可實時地、周期地、在設定的時 刻、或在允許系統300如這裡所述地起作用的任何其他適宜的時刻進行確定。在示例性實 施例中，CPU 171位於控制單元143內，然而，CPU171可以被設置在遠離控制單元171的位 置處，只要CPU 171可以被通信耦合到控制單元143即可。在示例性實施例中，存儲器173存儲目標生長參數數據，例如，目標直徑和/或目 標輪廓(profile)數據。目標輪廓數據包括，例如，根據晶體長度而變化的用於每個磁體電 源149和151的輸出電流設定點。通過磁體電源149和151激勵上和下線圈145和147，以 產生會切磁場。理想的會切磁場具有在熔體表面111處的近似水平的徑向分量和在晶體拉 拔器(例如，拉拔杆)117的軸119上的近似垂直的軸向分量。控制單元143控制電源149 和151，電源149和151分別向上和下線圈145和147供應量值基本相等而極性相反的電 流。這樣的電流有助於產生會切磁場。例如，控制單元143有助於通過控制電源149向上線圈145供應具有-100安培的值的電流並控制電源151向下線圈147供應具有+100安培 的值的電流而產生會切磁場。注意，「_」和「 + 」用於表示在上和下線圈中的電流沿相反方 向流動。上和下線圈145和147被製造為當以相同的功率分布操作(例如，操作在最大電 流輸入的相同百分比處)時，會切位置保持在熔體液面111(例如，熔體-固體界面)處。 CUP 171響應於通過鏈路180和182接收的所產生的信號和/或所存儲的目標數據而修改 上和下線圈145和147的功率分布，以使會切位置向上或向下移動並改變磁場的軸向或徑 向分量的相對量值。例如，為了將磁場為水平的平面移動到熔體液面111、熔體液面111的 上方或下方，控制單元143控制功率分布以分別相對於徑向分量增加或減小磁場的軸向分 量。控制單元143控制電源149和151以改變沿相同代數方向供給到上和下線圈145 和147的電流，從而實現具有增加的軸向場分量的名義會切磁場。例如，控制單元143控制 上電源149以使供給到上線圈145的電流的量從約-100安培(amp)朝向約-95安培(即， 較低電負性)增加，並控制電源151以使供給到下線圈147的電流的量從約+IOOamp朝向約 +105amp增加。作為備選實例，為了實現具有減小的軸向場分量的名義會切磁場，控制單元 143控制電源149以使供給到上線圈145的電流的量從約-IOOamp朝向約-105amp( S卩，較 高電負性)減小，並控制電源151以使供給到下線圈147的電流的量從約+IOOamp朝向約 +95amp減小。如下面將描述的，增加或減小磁場的軸向分量在改變磁場的軸向分量的同時 在熔體109中誘導電流。誘導的電流與正被施加到熔體109的磁場相互作用而在熔體109 中產生有助於熔體的通常由全局熱對流引起的常規滾動或對抗(oppose)該滾動的力。圖11為系統300(示於圖10中)的一部分的局部截面視圖。更具體而言，圖11為 軸對稱模型，其代表了可以被操作為產生會切磁場(由多個「流線」 306和多個箭頭308示 出)的典型Cz系統。在示例性實施例中，系統300包括裝有250kg的矽熔體109的二十八 英寸外徑坩堝103。系統300還包括具有不同線圈尺寸的上線圈145和下線圈147、包圍線 圈145和147的高磁導率磁分路器310、以及包圍熔體109和晶體113的柱形不鏽鋼容器 312 (如圖10所示)。數字標記表示通過相反方向的100安培線圈電流(即，上線圈145被 供給具有180度的相位的電流，而下線圈147被供給具有零相位的電流)在熔體109中實 現的磁通密度(B)的最小(例如， 0特斯拉(T))和最大(例如，0.03T)量值。流線306 示出施加到坩堝103的磁通密度。磁體線圈145和147被示出為大的實體，而在示例性實施例中，他們為多匝線 圈。當每個線圈在其包括線圈的導體中的每一個中具有相同的電流並且導體具有一致的 (uniform)截面積時，在每個線圈中的方位電流密度(azimuthal current density)是一致 的，因此作為具有一致的電流密度的單個大實體的表示是精確的。通過由來自電源的線圈 電路除以導體截面積(例如，1.72X10_4m2)來確定電流密度。系統中除了磁體分路器310之 外的每個部分都是線性的，因此這裡為了簡化，只要可能，就用100A的線圈電流進行計算， 這允許容易地將結果縮放到其他電流。在表1中示出了在該模型中使用的一些材料參數。分路器材料的磁導率的值被 選擇為在所計算的通量密度值與沿實際系統的三個軸測量的值之間提供良好的吻合(例 如， )。
權利要求
1.一種用於施加時變磁場以抵消在半導體熔體中存在的浮力基元的方法，根據切克勞 斯基方法從所述半導體熔體生長單晶錠，所述錠在從所述半導體熔體拉拔的籽晶上生長， 所述方法包括確定用於抵消所述浮力基元的抽吸力的方向和量值；限定所述時變磁場的特性，所述時變磁場將在所述半導體熔體中產生所述抽吸力以抵 消所述浮力基元；向上線圈供應第一交流電流(Iuac)並向下線圈供應第二交流電流(Iu。)以產生限定的 所述時變磁場，其中所述時變磁場在所述半導體熔體中產生所述抽吸力；以及施加所產生的所述時變磁場以抵消所述半導體熔體中的所述浮力基元，從而產生相對 於所述錠凹陷的熔體_固體界面形狀，其中所述錠具有至少兩百毫米的直徑。
2.根據權利要求1的方法，其中確定所述抽吸力的所述方向和所述量值還包括確定隨 著時間由所述半導體熔體中的所述浮力基元引起的浮力。
3.根據權利要求2的方法，其中限定將產生所述抽吸力的所述時變磁場的特性還包括 限定對抗並減弱由所述半導體熔體中的所述浮力基元引起的浮力的所述抽吸力。
4.根據權利要求2的方法，其中確定用於抵消所述浮力的所述抽吸力的所述方向和所 述量值包括對晶體生長系統的計算機建模和分析。
5.根據權利要求4的方法，其中確定所述抽吸力的所述方向和所述量值包括確定沿與 所述半導體熔體中的所述浮力的方向相反的方向產生抽吸力的Iuac和Iuc的相位。
6.根據權利要求4的方法，其中確定所述抽吸力的所述方向和所述量值包括確定在所 述半導體熔體中產生所述浮力的相反量值的抽吸力的Iuac和Iuc的幅值。
7.根據權利要求1的方法，其中施加所產生的所述時變磁場以產生相對於所述錠凹 陷的所述熔體_固體界面形狀包括產生延伸到所述錠中並且不具有鷗翼形狀的拋物線熔 體-固體界面形狀。
8.根據權利要求1的方法，其中施加所產生的所述時變磁場以產生相對於所述錠凹陷 的熔體_固體界面形狀包括產生在所述錠的邊緣處具有零英寸的高度且在所述錠的中心 處具有大於零的高度的熔體_固體界面形狀。
9.根據權利要求8的方法，還包括產生這樣的熔體_固體界面形狀，該熔體_固體界面 形狀在將所述錠的所述邊緣沿所述熔體-固體界面連接到所述錠的所述中心的曲線中不 具有局部最小高度。
10.根據權利要求1的方法，還包括產生具有至少三百毫米的直徑的錠。
11.一種用於施加時變磁場以抵消在半導體熔體中存在的浮力基元的系統，根據切克 勞斯基方法從所述半導體熔體生長單晶錠，所述錠在從所述熔體拉拔的籽晶上生長，所述 系統包括用於產生磁場的第一組線圈和第二組線圈，其中所述第一組線圈和所述第二組線圈鄰 近坩堝的外部，所述坩堝被配置為便於產生具有大於兩百毫米的直徑的錠；以及包括處理器的控制單元，其被配置為確定用於抵消來自所述浮力基元的浮力的抽吸力的方向和量值；以及限定將產生所述抽吸力的所述時變磁場的特性組；所述控制單元被配置為實施向所述第一組線圈供應第一交流電流(IUA。)和向所述第二組線圈供應第二交流電流(Iuc)中的至少一者以產生具有所述確定的特性組的所述時變磁 場，其中所述時變磁場產生抵消所述浮力基元的所述浮力的所述抽吸力並產生相對於所述 錠凹陷的熔體-固體界面形狀。
12.根據權利要求11的系統，其中限定所述時變磁場的所述特性組包括IUAe的相位、 Ilac的相位、Iuac的量值以及Iuc的量值中的至少一者。
13.根據權利要求12的系統，其中所述控制單元還被配置為存儲IUA。和Iu。的多個相 位，其中所述相位確定所述抽吸力的所述方向。
14.根據權利要求12的系統，其中所述控制單元還被配置為存儲IUA。和Iu。的多個量 值，其中iUAe和Iue的所述量值確定所述抽吸力的所述量值。
15.根據權利要求11的系統，其中所述控制單元還被配置為向所述第一組線圈和所述 第二組線圈中的至少一者供應直流(DC)電流。
16.根據權利要求15的系統，其中所述控制單元將IUA。和Iue中的至少一者疊加在所 述至少一個DC電流上。
17.一種用於在進行單晶矽錠生長的切克勞斯基工藝的半導體熔體中產生抽吸力的方 法，所述方法包括確定用於抵消在所述半導體熔體中存在的浮力的抽吸力的方向和量值；存儲第一交流電流(Iuac)和第二交流電流(Iuc)的交流電流分布；分別用IUAe和Iue激勵第一線圈和第二線圈以產生時變磁場；以及將所述時變磁場施加到所述半導體熔體以在所述半導體熔體中產生所述抽吸力。
18.根據權利要求17的方法，其中存儲交流電流分布包括存儲IUAe和Iue的每一者的 量值、頻率以及相位角中的至少一者，其中IUAe和Iue的所述量值和相位角確定所產生的所 述抽吸力的量值和方向。
19.根據權利要求17的方法，其中將所述時變磁場施加到所述半導體熔體包括在製造 具有大於兩百毫米的直徑的半導體錠的工藝期間將所述時變磁場施加到半導體熔體。
20.根據權利要求17的方法，其中將所述時變磁場施加到所述半導體熔體還包括產生 相對於所述錠凹陷的熔體_固體界面形狀。
全文摘要
描述了在晶體生長系統中控制晶體生長。該晶體生長系統包括含有半導體熔體的被加熱的坩堝，根據切克勞斯基方法從所述半導體熔體生長單晶錠，並且該錠在從所述熔體拉拔的籽晶上生長。該方法包括通過向上線圈供應第一直流電流(IUDC)和向下線圈供應第二直流電流(ILDC)而將會切磁場施加到所述熔體。該方法還包括向上線圈供應第一交流電流(IUAC)和向下線圈供應第二交流電流(ILAC)以產生時變磁場，其中所述時變磁場在所述半導體熔體中產生抽吸力。
文檔編號C30B29/06GK102112665SQ200980129655
公開日2011年6月29日 申請日期2009年8月6日 優先權日2008年8月7日
發明者H·W·科布, H·斯裡達哈拉默西, M·S·庫爾卡尼 申請人:Memc電子材料有限公司