一种半导体晶棒的生长系统及生长半导体晶棒的方法与流程

本申请涉及半导体，更具体的说，涉及一种半导体晶棒的生长系统及生长半导体晶棒的方法。

背景技术：

1、目前，国内基于单晶切割得到晶圆，现有的制备晶棒的方法包括直拉法和加热脱附法，但基于现有方法制备得到的晶棒的厚度均较小，且制备过程中，用来制备晶棒的材料的利用率较低，使得制备晶棒时造成资源的浪费，且制备晶棒的成本增加，生产效率较低，该问题在制备8英寸的晶棒时更为明显，现有技术制备得到的8英寸的晶棒的厚度尺寸分布在0-20mm，且材料利用率较低，仅为30％左右。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供了一种半导体晶棒的生长系统及生长半导体晶棒的方法，所述生长系统包括：

2、具有生长腔室的加热体，所述生长腔室包括：第一区域，所述第一区域用于放置原料；第二区域，所述第二区域位于所述第一区域的上方；所述第二区域的顶部内侧具有籽晶固定区域；

3、设置在所述生长腔室外侧的线圈组件，所述线圈组件包括：第一线圈，所述第一线圈围绕在所述第一区域的侧壁外侧；第二线圈，所述第二线圈围绕在所述第二区域的侧壁外侧；

4、其中，在第一工作阶段，所述第一线圈与所述第二线圈处于第一功率，以对所述生长腔室内的原料进行加热；在第二工作阶段，所述第二线圈维持处于所述第一功率，所述第一线圈从所述第一功率开始逐渐增大，以增大所述第一区域内所述原料的升华速率。

5、优选的，在上述生长系统中，所述线圈组件还包括：

6、第三线圈，所述第三线圈设置在所述第一区域的底部外侧。

7、优选的，在上述生长系统中，在所述第一工作阶段和所述第二工作阶段，所述第三线圈均处于所述第一功率；

8、或，在所述第一工作阶段和所述第二工作阶段，所述第三线圈与所述第一线圈的功率一致。

9、优选的，在上述生长系统中，所述第三线圈包括：

10、至少一个环形线圈；

11、当具有多个环形线圈时，相邻两个环形线圈之间的间距相等。

12、优选的，在上述生长系统中，在所述第二工作阶段，所述第二线圈的功率增速满足：

13、

14、g为所需制备半导体晶棒的目标重量，t为生长所述目标重量的半导体晶棒所需的时间，p1为所述第一功率，vp是所述第一线圈在所述第二工作阶段时加热功率增加的速度，t为所述第二工作阶段的持续时间，a为设备系数，b为温度转换系数。

15、优选的，在上述生长系统还包括：保温结构，所述加热体位于所述保温结构内；所述线圈组件位于所述保温结构的外侧；所述加热体能够响应所述线圈组件的磁场控制，产生热量。

16、优选的，在上述生长系统中，所述加热体包括：

17、石墨坩埚；

18、围绕所述石墨坩埚的发热筒。

19、优选的，上述生长系统还包括：支撑装置，所述加热体置于所述支撑装置上；所述支撑装置能够调节所述加热体的高度位置；

20、所述第一线圈和所述第二线圈的高度不变；

21、其中，所述支撑装置用于基于所述第一区域内放置所述原料的高度，调节所述加热体的高度位置。

22、优选的，在上述生长系统中，在所述加热体的高度方向上，所述第一线圈中相邻线圈之间的间距和所述第二线圈中相邻线圈之间的间距相同。

23、本申请还提出了一种基于如上述任一所述半导体晶棒的生长系统生长半导体晶棒的方法，所述生长半导体晶棒的方法包括：

24、在第一工作阶段，使得所述第一线圈和所述第二线圈均处于第一功率，以对所述生长腔室内的原料进行加热；

25、在第二工作阶段，使得所述第二线圈维持在所述第一功率，所述第一线圈从所述第一功率开始逐渐增大，以增大所述第一区域内所述原料的升华速率。

26、基于上述可知，本申请提出了一种半导体晶棒的生长系统及生长半导体晶棒的方法，在该生长系统中，在生长腔室外侧设置有第一线圈和第二线圈，第一线圈围绕在生长腔室的第一区域的侧壁外侧，第二线圈围绕在生长腔室的第二区域的侧壁外侧，且第二区域为用于生长晶棒的结晶区，第一区域为用于放置原料的原料区，在基于该生长系统生长半导体晶棒时，在生长系统的第一工作阶段，使得第一线圈与第二线圈均处于第一功率；在生长系统的第二工作阶段，使得第二线圈的功率持续为第一功率，第一线圈的功率基于第一功率逐渐增大，使得生长腔室中第二区域为稳定温场，第一区域的温度逐渐升高，第一区域中的原料的升华速率也逐渐增大，从而增加了第一区域中用于生长晶棒的气体的浓度和传输能力，从而有效的提高了原料的利用率，同时使得生长出来的晶棒的厚度增加。

技术特征：

1.一种半导体晶棒的生长系统，其特征在于，所述生长系统包括：

2.根据权利要求1所述的生长系统，其特征在于，所述线圈组件还包括：

3.根据权利要求2所述的生长系统，其特征在于，在所述第一工作阶段和所述第二工作阶段，所述第三线圈均处于所述第一功率；

4.根据权利要求2所述的生长系统，其特征在于，所述第三线圈包括：

5.根据权利要求1所述的生长系统，其特征在于，在所述第二工作阶段，所述第一线圈的功率增速满足：

6.根据权利要求1所述的生长系统，其特征在于，所述生长系统还包括：保温结构，所述加热体位于所述保温结构内；所述线圈组件位于所述保温结构的外侧；所述加热体能够响应所述线圈组件的磁场控制，产生热量。

7.根据权利要求1所述的生长系统，其特征在于，所述加热体包括：

8.根据权利要求1所述的生长系统，其特征在于，所述生长系统还包括：支撑装置，所述加热体置于所述支撑装置上；所述支撑装置能够调节所述加热体的高度位置；

9.根据权利要求1所述的生长系统，其特征在于，在所述加热体的高度方向上，所述第一线圈中相邻线圈之间的间距和所述第二线圈中相邻线圈之间的间距相同。

10.一种基于如上述权利要求1-9任一项所述半导体晶棒的生长系统生长半导体晶棒的方法，其特征在于，所述生长半导体晶棒的方法包括：

技术总结
本申请公开了一种半导体晶棒的生长系统及生长半导体晶棒的方法，该生长系统包括：具有生长腔室的加热体，生长腔室包括：第一区域，第一区域用于放置原料；第二区域，第二区域位于第一区域的上方；第二区域的顶部内侧具有籽晶固定区域；设置在生长腔室外侧的线圈组件，线圈组件包括：第一线圈，第一线圈围绕在第一区域的侧壁外侧；第二线圈，第二线圈围绕在第二区域的侧壁外侧；其中，在第一工作阶段，第一线圈与第二线圈处于第一功率，以对生长腔室内的原料进行加热；在第二工作阶段，第二线圈维持处于第一功率，第一线圈从第一功率开始逐渐增大，以增大第一区域内原料的升华速率，从而有效的提高原料的利用率，同时增大生长的晶棒的厚度。

技术研发人员：陈奕涵,眭旭,郭钰,刘春俊,彭勇,曾江,彭同华,杨建
受保护的技术使用者：深圳市重投天科半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27