[发明专利]一种用于提拉法晶体生长的下晶方法和自动下晶设备

说明书

本发明公开了一种用于提拉法晶体生长的下晶方法，包括步骤：对坩埚加热，使位于坩埚内的晶体材料熔化；缓慢下移籽晶；当籽晶质量发生变化时，继续缓慢下移达到下晶深度；监测籽晶质量增减速度，当籽晶质量增减速度范围处于阈值V内，对坩埚保持原有加热状态，当籽晶质量增加或减小速度范围超过阈值V，升高或降低坩埚的温度，然后籽晶上移，重新下晶。本发明的下晶方法，避免在下晶过程中由保温系统的温度梯度对籽晶造成热冲击，当发生籽晶生长过速和籽晶熔化现象时可通过调整下晶温度，重新下晶操作。本发明还提供了一种自动下晶设备，所述设备的控制装置控制晶体生长过程的自动进行，实现全自动化下晶，使下晶操作脱离人工。

技术领域

本发明涉及提拉法晶体生长领域，尤其涉及一种用于提拉法晶体生长的下晶方法和自动下晶设备。

背景技术

下晶操作是晶体生长过程中决定品质的关键步骤。现有技术中，用于提拉法生长晶体的设备主要为人工手摇下晶方式和自动下晶功能设备。手动下晶的主要缺陷是，容易造成籽晶尖端位错积累，甚至籽晶开裂。而自动下晶设备，利用电机均匀缓慢下移籽晶完成下晶操作。但是，虽然解决了运行过程中籽晶温度变化过快的问题，但仍无法判断下晶是否成功。下晶是否成功，以及籽晶在熔体中微弱的变化情况的判断，在行业内全部采用观察“籽晶光圈”的方法。这一方法的主要缺点就是，高度依靠人工经验，不同下晶工程师的观察可能得到完全不同的判断结果。而且，在熔点较低的晶体中，光圈不明显甚至难以发现，这就完全失去了判断籽晶变化的依据。

并且，当判定下晶成功后，就开始进入“缩颈阶段”，这一阶段的持续时间较短(0.5-2小时)也常被定义为下晶过程的一部分。而现有的操作，依据人眼所观察到的籽晶“光圈”变化情况提拉籽晶，或者采用固定的缩颈方法，忽略籽晶变化情况，规定一套不变的缩颈流程。这就完全失去了缩颈操作的意义，往往导致“放肩”时间过长，或者完全没有达到消除生长界面位错目的。

因而，现有技术中的下晶操作，完全依靠人工经验，采用观察“籽晶光圈”的方法，无法从根本上解决如何判断下晶成功或失败问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺点和不足，提供一种用于提拉法晶体生长的下晶方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种用于提拉法晶体生长的下晶方法，包括以下步骤：

(1)对坩埚加热，使位于坩埚内的晶体材料熔化；

(2)缓慢下移籽晶；

(3)当籽晶质量发生变化时，继续缓慢下移达到下晶深度；

(4)监测籽晶质量增减速度，当籽晶质量增减速度范围处于阈值V内，对坩埚保持原有加热状态；当籽晶质量增加或减小速度范围超过阈值V，升高或降低坩埚的温度，然后上移籽晶，执行步骤(2)，重新下晶。

相对于现有技术，本发明的下晶方法，避免在下晶过程中由保温系统的温度梯度对籽晶造成热冲击，当发生籽晶生长过速和籽晶熔化现象时可通过调整下晶温度，重新下晶操作；可根据籽晶质量增加或减小的速度判定下晶成功或失败。

进一步，所述下晶方法还包括步骤(5)，根据籽晶质量变化的速率，选择升温缩颈或恒温缩颈。

进一步，当籽晶质量增加速率为0.5～-2g/h，选择恒温缩颈；当籽晶质量增加速率超过0.5g/h，选择升温缩颈。

进一步，下移籽晶的速度为100～150mm/h。

进一步，所述下晶深度为0.5～1mm。