TWI485294B - 用於晶體生長前端上之熱梯度的就地判斷之程序 - Google Patents

Description

用於晶體生長前端上之熱梯度的就地判斷之程序

本發明係相關於半導體晶體的生長。尤其是，本發明係相關於用於半導體晶體中的晶體生長前端上之熱梯度的就地判斷之程序。

大部分製造半導體電子組件的處理係以單晶矽為基。習知上，藉由晶體拉引機器來實施Czochralski(柴克勞斯基)處理，以產生單晶矽的晶錠。Czochralski或CZ處理包含在位於部分由熱屏容納之特別設計的爐之坩堝中熔化高純度的矽或多晶矽。坩堝典型上係由石英或其他適當材料所製成。在將坩堝中的矽熔化之後，晶體舉起機構將晶種下降，以接觸矽熔化物。然後機構抽回晶種，以從矽熔化物拉引生長的晶體。晶體大體上無缺陷，因此適於製造諸如積體電路等現代半導體裝置。儘管矽是此討論中的例示材料，但是仍可以類似方式處理諸如砷化鎵、磷化銦等其他半導體。容許程度因各個材料的特定特徵而定。

重要的製造參數是從熔化物所拉引之晶錠的直徑。在形成晶體頸或狹窄直徑部之後，習知CZ處理放大生長晶體的直徑。藉由減少拉引率或熔化物的溫度，而在自動化處理控制下進行此，以維持想要的直徑。將坩堝的位置調整成使熔化物位準相對於晶體保持固定。藉由控制拉引率、熔化物溫度、及降低的熔化物位準，晶體晶錠的主體以大約恆定的直徑來生長。在生長處理期間，坩堝在一方向旋轉熔化物，而晶體舉起機構在相反方向連同晶種和晶體一起旋轉其拉引纜線或軸。

習知上，將Czochralski處理部分控制拉引期間之晶體的直徑以及坩堝中的熔化矽之位準的函數。處理目標是大體上統一的晶體直徑和最小化的晶體缺陷。已藉由控制熔化物溫度和拉引速度來控制晶體直徑。

已發現晶體生長前端上之熱梯度(即、晶體熔化物介面)也是一有用的處理性能測量。溫度梯度是重要的晶體生長處理參數，其影響晶體直徑控制、重摻雜晶體生長中的晶體型態穩定性、以及塊狀晶體的微缺陷。習知上，標稱溫度梯度係由熱區設計所事先決定的，此熱區設計係藉由電腦輔助設計(CAD)軟體的幫助所完成的。在稍後的實踐中，實際的梯度，並不需要確切知道準確值，係根據過去的拉引材料分析來調整(如、藉由小幅改變熔化物熱屏間隙)，例如藉由分析空隙和空的缺陷之分佈。此種調整係依據逐一操作的基礎來進行，以及具有嚴謹的材料特性規格之一些高品質CZ材料需要永久監視和調整。永久監視是必要的，因為判斷熱梯度之熱區部的材料特性由於重複使用故隨著時間而改變。然而，此種逐一操作分析無法精密調整在操作期間所發生之梯度變化，更糟的是，由於有時是由於人為錯誤所導致之諸如錯誤的熔化物熱反射器間隙等預先操作的設定誤差所導致之操作梯度偏差期間，所以其無法獲取和校正。所需的是一可靠的方法和設備，用於判斷晶體生長期間的晶體生長前端上之熱梯度，以及用於使用此資訊來控制晶體生長處理。

經由簡介，本實施例提供用以生長半導體晶體之方法和設備，其包括以拉引速度從熔化物拉引半導體晶體，及藉由組合週期性拉引速度與平均速度來調變拉引速度。拉引速度的調變能夠即時判斷晶體形成期間在熔化物中和晶體中的溫度梯度。梯度能夠被用於進行調整，以就地校正影響梯度相依的固有晶體特性之相關處理參數。

在實施例中，以預定振幅和頻率的週期性項重疊包括目標拉引速度加上來自直徑控制系統的校正項之一般晶體拉引速度。此將誘發其他一般直徑的小型週期性調變。為了不受小的重疊信號繼續運作，直徑控制系統接收不包含調變頻率的已過濾信號。然而，新的溫度梯度估算使用頻率選擇演算法，以過濾出重疊直徑調變的振幅和相移。然後將此資訊連同預定的拉引速度調變振幅用於計算溫度梯度的演算法。此計算的結果能夠另外被用於比較這些值與目標值，以在晶體生長的同時調整影響梯度相依的固有特性之相關系統參數。在較佳實施例中，為了達成想要的晶體溫度梯度，對熔化物間隙進行調整。

僅經由簡介來提供上面較佳實施例的討論。不應以此段落的任何部分來侷限下面申請專利範圍，此申請專利範圍定義本發明的範疇。

現在參考圖式，圖1為例示半導體晶體生長設備100的方塊圖。設備100包括控制單元102、加熱器電力供應104、及晶體生長室106。設備100另外包括晶體拉引單元108、晶體軸110、坩堝驅動單元112、及坩堝驅動軸114。

包含在室106內的是容納熔化物118之坩堝116和加熱器120。在圖1的圖解中，從熔化物118拉引半導體晶體122。控制單元102與加熱器電力供應104耦合，以控制加熱器電力供應104。藉由控制加熱器電力供應104，熔化物118的溫度被控制成能夠控制半導體晶體122的生長。

晶體拉引單元108操作成沿著中心軸124拉引晶體軸110。晶體拉引單元108又操作成在中心軸124四周旋轉晶體軸110。在圖1中，指出逆時針方向旋轉，但是藉由適當控制晶體拉引單元108能夠以順時針旋轉來取代，及利用兩種旋轉。晶體拉引軸110的旋轉或移動產生晶體122相似的旋轉或移動。晶體拉引單元108包括一或多個電動馬達或其他裝置，用以拉引和旋轉晶體軸110。藉由證明透過控制線126來自控制單元102的信號來控制晶體驅動單元108。

同樣地，坩堝驅動單元112操作成，沿著中心軸124移動坩堝驅動軸114，及在中心軸124四周旋轉坩堝驅動軸114。在圖1中，指出順時針方向旋轉，但是可藉由坩堝驅動單元112的適當控制以逆時針方向旋轉取代，及利用兩種旋轉。坩堝驅動軸114的旋轉或移動產生坩堝116相似的旋轉或移動。坩堝驅動單元112包括一或多個電動馬達或其他裝置，用以拉引和旋轉坩堝驅動軸114。藉由證明透過控制線128來自控制單元102的信號來控制坩堝驅動單元112。

從坩堝116內的熔化物118拉引晶體122。因為表面張力，所以坩堝116中的固態和液態半導體材料之間的相位介面之結晶前端比熔化物位準向上凸出一點。液態半導體未使晶體全部濕潤。事實上，其以特定角Θ₀ 接觸固態晶體。這被稱作接觸、濕潤、或彎月形均衡角。

在熔化物位準上方凸起之晶體下方的熔化物之區域被稱作彎月形。在熔化物上方凸起之結晶前端的位置對生長處理的特性是重要的。若在熔化物上方凸起太遠，則晶體半徑減少；反之增加。

為了監視晶體生長處理，室106包括一或多個感測器。在圖1的圖解實施例中，這些包括相機130和溫度感測器132。將相機130安裝在室的觀看口附近，旨在觀看熔化物118的表面。相機130在控制線136上產生指示相機影像之信號，及提供信號到控制單元102。習知技術提供晶體直徑測量。這些包括測量亮圈的寬度，此為形成在晶體122和熔化物118之間的固態液態介面上之彎月形中的坩堝壁之反射的特性。習知亮圈和彎月形感測器利用諸如光學高溫計、光電池、具有光電池的迴轉鏡、具有光電池的光源、直線掃描相機、和二維陣列相機等裝置。同樣地也可使用其他光學測量裝置來取代。溫度感測器132偵測室106中的溫度，及經由控制線138將指示溫度的資料提供到控制單元102。設備100又可包括晶體直徑感測器，其被組配成測量晶體122的直徑。晶體直徑感測器可以是任何習知類型。

圖解實施例中的控制單元102通常包括中央處理單元(CPU)140、記憶體142、和使用者介面144。CPU 140可以是任何適當的處理裝置，諸如微處理器、數位信號處理器、數位邏輯功能、或電腦等。CPU 140根據儲存在記憶體142中的資料和指令來操作。另外，CPU 140使用諸如透過控制線126、128、136、138等從感測器所接收的資料和其他資訊來操作。另外，CPU 140操作以產生控制信號，藉以控制半導體晶體生長設備100的各部，諸如加熱器電力供應104、晶體驅動單元108、及坩堝驅動單元112等。

記憶體142可以是任何類型的動態或持續性記憶體，諸如半導體記憶體、磁碟或光碟、或這些或其他儲存體的任何組合等。在一些應用中，本發明可被體現作含有資料之電腦可讀式儲存媒體，以使CPU 140能夠連同半導體晶體生長設備100的其他組件一起執行某些特定的功能。

使用者介面144讓使用者能夠控制和監視半導體晶體生長設備100。使用者介面144可包括任何適當的顯示器，用以提供操作資訊給使用者，及可包括任何種類的鍵盤或開關，藉以讓使用者控制和致動半導體晶體生長設備100。

半導體晶體生長設備100能夠根據Czochralski處理來生長單晶半導體晶錠。根據此處理，將諸如矽等半導體材料置放在坩堝116中。加熱器電力供應104致動加熱器120，以加熱矽並且使其熔化。加熱器120將矽熔化物118保持在液體狀態。根據習知處理，晶種146附著到晶體驅動軸110。藉由晶體驅動單元108將晶種146下降到熔化物118內。另外，晶體驅動單元108使晶體驅動軸110和晶種146能夠在諸如逆時針方向等第一方向旋轉，同時坩堝驅動單元112使坩堝驅動軸114和坩堝116能夠在諸如順時針方向等相反方向旋轉。在晶體生長處理期間，坩堝驅動單元112又可視需要上升或下降坩堝116。例如，熔化物118隨著晶體生長而減少，如此上升坩堝驅動單元，以補償和使熔化物位準保持大體上固定。在此處理期間，加熱器電力供應104、晶體驅動單元108、和坩堝驅動單元112全都在控制單元102的控制之下操作。

控制單元102另外操作成，在晶體122的生長期間控制半導體晶體生長設備100。此包括在坩堝驅動單元112的控制之下控制晶體拉引單元108的拉引速度和坩堝116的移動速度。根據本實施例，晶體拉引單元108以平均拉引速度加上重疊在平均拉引速度上之週期性拉引速度變化來拉引晶體122。

以變數v₀ 表示平均拉引速度，此變數本身係由目標拉引速度加上由直徑控制系統所產生之校正項Δv所組成。由變數v_g 表示平均晶體生長率。為了簡化，在下面討論中假設熔化物118的位準保持在大體上固定位準，使得平均拉引速度v等於平均生長率v_g 。只需要考慮由於彎月形高度中的過渡變化所產生之v和v_g 之間的暫時偏差。

如所提及一般，從熔化物拉引晶體的平均速度以如下形式謹慎地與週期性偏差重疊

v = v ₀ +δ v ‧sin(ω ‧ t )　(1.0)

其中v₀ 是標稱拉引速度，係由目標拉引速度加上來自直徑控制系統的校正項所組成，δ_v 是振幅，及ω.是拉引速度的調變之角頻率。晶體的直徑與拉引速度有關。晶體直徑改變之調變感應率被指定如下

v _r = v _g tan(Θ _s )　(2.0)

其中Θ_s 被定義作與晶體半徑未改變之彎月形濕潤角Θ₀ 的偏差角度，及v_c 是結晶速度。此將使週期性變化加諸於半徑變化v_r 和半徑r中

v _r = v _{r 0} +δ v _r ‧sin(ω ‧ t +φ)　(3.0)

r = r ₀ +δ r ‧cos(ω ‧ t +φ)　(3.1)

其中φ表示在跟隨拉引速度偏差中由於v_g 的減速度所產生之相移。

既然在晶體生長期間測量δ_r ，所以經由方程式2.0的總衍生又能夠判斷與v_g 有相關之δv_r 。

δ v _r =tan(Θ _s )．δ v _g + v _g ．sec(Θ _s ) ² ．δΘ _s 　(4.0)

既然平均生長率v_g 必須等於平均拉引速度v，則由具有v_g =v的方程式2.0判斷Θ_s 。若ω不太高，則可假設δv_g =δv，如此可藉由方程式4.0獲得測量的δv_r 、δΘ_s 。

由一維近似將晶體生長前端上(晶體熔化物介面)之熱轉移平衡描述作

L ‧ v _g = k _S ‧ G _S - k _L ‧ G _L 　(5.0)

其中k_S 及K_L 分別是固態和液態的導熱係數以及G_S 及G_L 是溫度梯度。L是晶體之每一單位體積的潛熱，而v_g 是晶體生長率。

G_L 的簡化式子可被指定作

其中h是彎月形高度，而ΔT_B 是彎月形基座和晶體熔化物介面之間的溫度差。可為特定晶體生長條件發展另一G_L 的簡化式子。從方程式5.1取代，方程式5.0變成

隨著延伸的時間週期之生長率v_c 的變化將對h、ΔT_B 、及G_S 產生影響。然而，由於拉引速度調變(方程式1.0)所加諸的生長率v_g 之小週期性變化主要將影響h，而ΔT_B 及G_S 保持不變。方程式6.0的微分則變成

方程式7.1提供生長率偏差δv_g 和彎月形高度的相對偏差之間的鏈結。然而，彎月形高度的變化與濕潤角的變化有關。以式子δΘ_S 代方程式7.1中的提供判斷特性G_L 的方式，對方程式6.0、G_S 也一樣。如此作，現在展開一新的簡易模型。

圖2為關於濕潤角Θ_S 和彎月形高度h之變化的模型圖。在圖2中，圖示彎月形202形成在晶體122和熔化物118之間的結晶前端204上。彎月形高度δh的小變化被假設成，使連接彎月形晶體接觸的彎月形正切長度和熔化物基座保持不變。此導出下面式子

在取代之後，可利用已知及/或測量的值將方程式7.1重新安排到用於G_L 的式子中

如此，可從方程式5.0獲得G_S 。如此，可藉由測量晶體直徑變化及/或彎月形高度中的拉引速度調變相關之回應來測量溫度梯度，溫度梯度是重要的晶體生長條件。也就是說，藉由時間變化的晶體拉引速度之調變，週期性信號將以晶體直徑變化之形式產生回應。其又將產生彎月形高度變化。可使用諸如相機(圖1)等習知設備來測量晶體直徑和彎月形高度的這些值二者。藉由監視這些變化，能夠計算用於熔化物和晶體中的生長前端熱梯度之特性(用於整個生長前端的特性，而非只在晶體表面上)值。然後可將此資訊用於控制影響諸如熔化間隙或目標拉引速度等固有的晶體特性之相關處理參數。

圖3圖解晶體生長系統300的一實施例。系統300包括拉引室302，其包括從坩堝306拉引的晶體304。熔化物308包含在坩堝306中。系統300另外包括熱反射器圓錐體310、晶種舉起馬達312、和坩堝舉起馬達314。系統300另外包括晶體直徑測量裝置316和相關直徑測量系統322。

系統300另外包括形成控制系統的幾個元件。這些元件包括目標拉引速度輸出318；坩堝熔化物位準下降補償機構320；直徑控制機構324；及裝置326，用以重疊標稱拉引速度v₀ 與預定頻率ω和振幅δv的週期性信號。控制系統另外包括濾波器328、濾波器函數330、溫度梯度估算系統332、及溫度梯度控制系統334。

能夠以任何適當方式形成控制系統。在一實施例中，控制系統包括處理器和記憶體。記憶體儲存用以控制處理器之資料和指令。回應資料和指令，處理器實施功能和系統，諸如目標拉引速度輸出318、坩堝熔化物位準下降補償機構320、直徑控制機構324、及裝置326。另外，處理器使用指令和資料並且實施濾波器328、濾波器函數330、溫度梯度估算系統332、及溫度梯度控制系統334。可藉由程式化處理器、其他硬體，或者組合硬體和軟體來等量實施此處所說明或建議的任何邏輯或信號處理功能。

目標拉引速度輸出318提供用於晶種舉起馬達312的標稱拉引速度信號。回應此信號，馬達312設定或改變用以舉起晶體304的向上拉引速度。標稱拉引速度信號被提供到組合器336。坩堝熔化物位準下降補償機構320產生用於坩堝舉起馬達314的信號，以改變坩堝306的位置。通常，當晶體304形成並且從坩堝306拉引時，回應熔化物位準下降補償機構320的馬達314產生坩堝舉起，以補償坩堝306中的熔化物308之位準下降。

直徑測量裝置316測量晶體304的直徑，及提供測量信號到決定晶體304的直徑之直徑測量系統322。直徑測量系統322提供直徑信號到直徑控制系統324。直徑控制系統324接著耦合至組合器336，及提供拉引速度校正信號給組合器336。

用以重疊標稱拉引速度v₀ 與預定頻率ω和振幅δv的週期性信號之裝置326產生信號δv‧sin(ω‧t)，及提供此信號到組合器338。組合器的輸出是速度控制信號v₀ +δv‧sin(ω‧t)，其被提供到晶種舉起馬達312。晶種舉起馬達312回應此信號，以設定或改變用於晶體304的向上拉引速度。

濾波器328位在直徑測量系統316和直徑控制系統324之間。直徑測量系統316產生輸出信號r₀ +δ_r ‧sin(ωt‧φ)。濾波器328阻隔頻率ω。也就是說，在一實施例中濾波器形成陷波濾波器。此濾波器328的輸出提供用於直徑控制系統324的輸入。

濾波器330位在直徑測量系統316和溫度梯度估算系統332之間。在一實施例中，濾波器330實施頻率選擇濾波器演算法，諸如傅立業(Fourier)分析為基的濾波器演算法等，從直徑信號r₀ +δ_r ‧sin(ωt‧φ)擷取振幅δ_r 和時移φ。

系統300另外包括加熱器340和加熱器控制342。在一實施例中，加熱器控制是控制系統300的操作之控制單元的一部分。加熱器340操作以回應加熱器控制342，藉以施加熱到坩堝，以維持熔化物在一預定溫度。加熱器控制342具有耦合到直徑控制系統324的輸出之輸入，以偵測由直徑控制系統所產生的信號。加熱器控制342如此形成反饋控制，以控制加熱器340中的電力，使得來自直徑控制系統324的平均輸出是零。換言之，平均拉引速度等於標稱拉引速度。

溫度梯度估算系統332實施演算法，以依據值ω、δv、δr、及φ來估算溫度梯度G_S 和G_L 。結果是溫度梯度G_S 和G_L 。此輸出資訊被提供到溫度梯度控制系統334。在一實施例中，此系統實施溫度梯度控制演算法。演算法的目標係藉由以添加校正項到控制坩堝舉起馬達314的信號來調整熔化物308的表面和熱反射器圓錐體310之間的間隙，而校正晶體溫度梯度G_S 和G_L 。此僅是例示的實施例。其他應用使用相同拉引速度調變技術也可以。

當從熔化物308拉引出晶體304時，坩堝306中的熔化物位準下降。同時，藉由坩堝舉起馬達314提高坩堝306，以補償下降的坩堝熔化物位準。進行補償，使得熔化物位置以及熔化物表面和熱反射器圓錐體310之間的間隙維持固定。理想上，晶體304中的熱梯度G_S 也維持固定。

從熔化物308拉引出晶體304之速度係藉由目標拉引速度加上來自直徑控制系統324的校正項Δv加上產生小的直徑調變之振幅δv和頻率ω的週期性項來判斷。直徑測量系統322觀察直徑，及產生含有小調變之信號r₀ +δr‧sin(ωt+φ)。

藉由濾波器330中的頻率選擇演算法來擷取包含在直徑信號之小的直徑調變資訊δr和φ。依據此以及預定的值δv，計算熔化物和晶體中的大約溫度梯度G_S 和G_L 。此濾波操作的結果然後被用於比較這些值和目標值，及對相關系統參數進行調整，以補償距離目標的偏差。

在此期間，直徑控制系統324未受到小直徑調變的影響，因為其透過阻隔頻率ω的濾波器328接收其輸入。

直到此時，沒有用於就地生長前端溫度梯度估算之已知方法，此生長前端溫度梯度估算係為整個生長前端而非僅是晶體表面附近的特性。然而，一些CZ產品非常需要此種資訊，因為其判斷固有的晶體特性，諸如缺陷分佈等。

在習知系統中，在晶體己生長之後分析固有的晶體特性，及依據此種資訊，對影響溫度梯度的處理參數進行校正。因為包含複雜和耗時的分析，所以此種調整不僅可利用在下一批之前，而且甚至更後面。

補償某些熱區材料的熟化作用，某些處理參數的此種一批對一批的調整是必要的。例如，熱區的熱反射器遮屏之熱反射比隨著時間而改變。作為熱區設計不可或缺的部分，熱反射器被設計成達成晶體和熔化物中的某些溫度梯度。當其相關的材料特性改變時，晶體和熔化物中的溫度梯度也改變，此能夠例如藉由調整熔化物和熱反射器遮屏之間的間隙來補償。

除了逐漸改變之外，也具有會產生目標梯度與實際梯度間的偏差之不可預期的因素。當熱區準備好整批處理時，大部分這些必須處理容限利人為疏失。在習知系統中，這些一點都無法補償，因為沒有能夠在晶體生長期間事先提供必要的資訊之已知方法。

目前所揭示的方法和設備提供就地判斷整個生長前端的特性之熔化物和晶體中的溫度梯度。此方法和設備的結果能夠被用於偵測與想要的條件之偏差，以及用於在晶體生長期間作判斷，例如藉由調整坩堝舉起馬達314來改變熔化物表面和熱反射器之間的間隙。

從上文，可看出本發明能夠大體上即時地計算晶體生長前端(晶體熔化物介面)上的溫度梯度值。溫度梯度是重要的晶體生長處理參數，其影響晶體直徑控制、重摻雜晶體生長時的晶體型態穩定性、及像塊狀晶體微缺陷等固有的材料特性。所揭示的實施例提供就地觀察和計算用於溫度梯度G_S 及G_L 的特性或平均值之方式。所獲得的值是用於整個生長前端的特性。實施例不需要額外的硬體，而是只使用現存的控制和偵測器。

而且，這些實施例更容易識別有問題的生長條件，及有助於提高晶體生長程式的性能。依據所揭示的技術，在控制單元中操作的生長控制軟體能夠主動地引領系統遠離不想要的生長條件，以防止位錯的核子作用、型態不穩定、不想要的微缺陷、或者其他類型的基本產量損失。

因此，上面詳細的說明應被視作圖解說明而非限制，及應明白下面包括所有同等物的申請專利範圍將定義本發明的精神和範疇。

100．．．半導體晶體生長設備

102．．．控制單元

104．．．加熱器電力供應

106．．．晶體生長室

108．．．晶體拉引單元

110．．．晶體軸

112．．．坩堝驅動單元

114．．．坩堝驅動軸

116．．．坩堝

118．．．熔化物

120．．．加熱器

122．．．半導體晶體

124．．．中心軸

126．．．控制線

128．．．控制線

130．．．相機

132．．．溫度感測器

136．．．控制線

138．．．控制線

140．．．中央處理單元

142．．．記憶體

144．．．使用者介面

146．．．晶種

202．．．彎月形

204．．．結晶前端

300．．．晶體生長系統

302．．．拉引室

304．．．晶體

306．．．坩堝

308．．．熔化物

310．．．熱反射器圓錐體

312．．．晶種舉起馬達

314．．．坩堝舉起馬達

316．．．晶體直徑測量裝置

318．．．目標拉引速度輸出

320．．．坩堝熔化物位準下降補償機構

322．．．相關直徑測量系統

324．．．直徑控制機構

326．．．裝置

328．．．濾波器

330．．．濾波器函數

332．．．溫度梯度估算系統

334．．．溫度梯度控制系統

336．．．組合器

338．．．組合器

340．．．加熱器

342．．．加熱器控制

圖1為例示半導體晶體生長設備的方塊圖；

圖2為關於圖1之設備所製造的半導體晶體中之濕潤角和彎月形高度變化的分析模型圖；及

圖3為半導體晶體的製造方法之流程圖。

300．．．晶體生長系統

302．．．拉引室

304．．．晶體

306．．．坩堝

308．．．熔化物

310．．．熱反射器圓錐體

312．．．晶種舉起馬達

314．．．坩堝舉起馬達

316．．．晶體直徑測量裝置

318．．．目標拉引速度輸出

320．．．坩堝熔化物位準下降補償機構

322．．．相關直徑測量系統

324．．．直徑控制機構

326．．．裝置

328．．．濾波器

330．．．濾波器函數

332．．．溫度梯度估算系統

334．．．溫度梯度控制系統

336．．．組合器

338．．．組合器

340．．．加熱器

342．．．加熱器控制

Claims (17)

1. 一種用以生長半導體晶體之方法，該方法包含：以一拉引速度從熔化物拉引該半導體晶體；藉由重疊一週期性拉引速度在一平均速度上來調變該拉引速度，該平均速度包括一目標拉引速度加上一校正速度；及部分依據對該重疊的週期性拉引速度之回應，來估計該半導體晶體和該熔化物中的溫度梯度。
2. 根據申請專利範圍第1項之方法，另外包含：偵測對該週期性拉引速度的調變之回應，來當作該晶體之直徑的一調變。
3. 一種用以生長半導體晶體之方法，該方法包含：以一拉引速度從熔化物拉引該半導體晶體；藉由重疊一週期性拉引速度在一平均速度上來調變該拉引速度，該平均速度包括一目標拉引速度加上一校正速度；偵測對該週期性拉引速度的調變之回應，來當作該晶體的直徑變化；及依據該晶體的該直徑變化，判斷用於該熔化物中和該晶體中的一晶體生長前端之熱梯度。
4. 根據申請專利範圍第3項之方法，另外包含：依據該判斷的熱梯度，調整相關處理參數，包括該目標拉引速度或熔化物間隙之至少一者。
5. 根據申請專利範圍第1項之方法，另外包含： 偵測對該週期性拉引速度的調變之回應，來當作從該偵測的直徑調變所推斷之該熔化物中的彎月形高度的變化。
6. 一種用以生長半導體晶體之方法，該方法包含：以該一拉引速度從熔化物拉引該半導體晶體；藉由重疊一週期性拉引速度在一平均速度上來調變該拉引速度，該平均速度包括一目標拉引速度加上一校正速度；偵測對該週期性拉引速度的調變之回應，來當作在從偵測的直徑調變所導出之該熔化物中的彎月形高度變化；及依據該彎月形高度變化，判斷用於該熔化物和該晶體中的一晶體生長前端之熱梯度。
7. 根據申請專利範圍第6項之方法，另外包含：依據該判斷的熱梯度，調整相關處理參數，包括該目標拉引速度或熔化物間隙之至少一者。
8. 一種半導體晶體生長設備，包含：一坩堝，用以支托熔化物；一晶體拉引單元，被配置成以一拉引速度從該坩堝拉引一晶體；及一控制單元，其與該晶體拉引單元耦合，以藉由施加控制信號到該晶體拉引單元來控制該拉引速度，使得藉由重疊一週期性拉引速度在一平均速度上，將該拉引速度調變約為一平均拉引速度，該平均速度包括一目標拉引速度 加上一校正速度，該控制單元被配置成部分依據對該重疊的週期性拉引速度之回應，來估計該半導體晶體和該熔化物中的溫度梯度。
9. 根據申請專利範圍第8項之半導體晶體生長設備，另外包含：一晶體直徑感測器，其與該控制單元耦合，以及被組配成測量該晶體的直徑，包括偵測對該拉引速度的調變之回應，來當作該晶體的直徑之變化。
10. 一種半導體晶體生長設備，包含：一坩堝，用以支托熔化物；一晶體拉引單元，被配置成以一拉引速度從該坩堝拉引一晶體；一控制單元，其與該晶體拉引單元耦合，以藉由施加控制信號到該晶體拉引單元來控制該拉引速度，使得藉由重疊一週期性拉引速度在一平均速度上，將該拉引速度調變約為一平均拉引速度，該平均速度包括一目標拉引速度加上一校正速度，該控制單元被配置成部分依據對該重疊的週期性拉引速度之回應，來估計該半導體晶體和該熔化物中的溫度梯度；及一晶體直徑感測器，其與該控制單元耦合，且被配置成測量該晶體的直徑，包括偵測對該拉引速度的調變之回應，來當作該晶體的直徑變化，其中該控制單元被組配成，依據該晶體的直徑變化來判斷用於該熔化物中和該晶體中的一晶體生長前端的熱梯 度。
11. 根據申請專利範圍第10項之半導體晶體生長設備，其中該控制單元另外被組配成，依據該判斷的熱梯度來調整該拉引速度。
12. 根據申請專利範圍第8項之半導體晶體生長設備，其中開控制單元包含：一記憶體，用以儲存資料和指令；及一處理單元，其回應該儲存的資料和指令而操作，以判斷該拉引速度和該拉引速度的調變，以及產生用於該晶體拉引單元的該等控制信號。
13. 根據申請專利範圍第12項之半導體晶體生長設備，另外包含：一或多個感測器，其與該控制單元資料通訊，以偵測一拉引速度調變回應，及將指示該拉引速度調變回應的資料提供給該控制單元。
14. 根據申請專利範圍第13項之半導體晶體生長設備，另外包含：一應用程式，其儲存在該記憶體中，及包括回應指示該拉引速度調變回應之該資料的指令，以判斷諸如目標拉引速度或熔化物間隙之相關系統參數的校正。
15. 一種半導體晶體生長方法，包含：產生一標稱拉引速度信號；回應該標稱拉引速度信號，以一標稱拉引速度從一坩堝中的熔化物拉引一晶體； 測量該晶體的直徑；依據該測量的直徑，產生一拉引速度校正信號，及組合該拉引速度校正與該標稱拉引速度信號；重疊該標稱拉引速度與預定頻率的一週期性信號；部分依據對該重疊的週期性信號之回應，來估計該晶體和該熔化物中的溫度梯度；及藉由調整一坩堝舉起信號來校正該晶體中的該溫度梯度。
16. 根據申請專利範圍第15項之方法，另外包含：依據該測量的直徑，產生具有以該週期性信號為基的一週期性成分之一直徑測量信號；從該直徑測量信號過濾該週期性信號的該預定頻率，以產生一直徑控制輸入信號；及依據該直徑控制輸入來產生該拉引速度校正信號。
17. 根據申請專利範圍第16項之方法，另外包含：依據該直徑測量信號，估計一信號振幅和時間位移；依據該週期性信號的該預定頻率和振幅與該估計的信號振幅和時間位移，來估計該溫度梯度；及依據該估計的溫度梯度，產生一坩堝舉起信號的一校正。