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---— 五、發翌説明（ 發明背景 本發明係有關於一種拉晶機’尤指一種用來旋轉一拉晶 機坩堝之裝置及方法。 主要利用切克勞斯基(cz;czo祕ο方法，以拉晶機生 產用於微電子產業之單晶碎晶片，簡而言之，CZ法是利用 ^料，該韓料之形成是利用放在石英料内的高純度 多晶碎放在溶爐内使其炫化，利用拉晶機放-晶種在梦熔 料上，借由拉晶機接觸到砂炫料，則晶種會變小，最後晶 ，化之後，然後將矽熔料降蕰，直到晶體長出來，坩堝 疋朝7万向旋轉’而晶禮則㈣反方向旋轉使得晶體從这 料中拉出，當長晶時，從掛蜗内之石夕炫料拉出的砂晶 化° 在長晶製程期間，在靠近坩堝壁之矽熔料内會形成氧擴 教邊界層’使得拉晶會引起氧氣層，當使用傳統的拉晶技 術，在晶體内會逐漸形成和晶體一樣長度的氧梯度。 馬了減少長晶時產生的氧梯度，習知技術利用開/關方 式旋轉坩堝，或利用在一定速度上疊加一脈衝方波旋轉坩 堝，例如：請參考美國專利第5,215,620號之脈波方法，係在 整個拉晶過程期間，利用在定數之參考速度上疊加一脈衝 方波以旋轉坩堝，雖然，利用-該方法，可增加矽晶棒末端 之氧濃度，但也增加了矽晶棒前端的氧濃度且其所增加的 氧只對軸的氧梯度有貢獻，雖然所述習知之方法，在長晶 時可減少氧梯度的形成，但仍然有改進的餘地，進而言之 ,習知的方法會引起不需要的機械振動馬達並連續性的影 42105-D〇aMFY\4 Λ ____ - 4* - λ 本紙張尺度適用巾iii$5TCNS) Α4规格（公逢) : ---- 裝------訂------^.νΛ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標隼局員工消費合作杜印製 -A7

五、發恝説明（2 經 部 中 央 標 隼 扁. 員 工 消 費· 合 作 社 印 製 響〗旋轉的增瑪，其機械振動使馬達能量損失並且增加其 磨損率。 曰、 發明板沭 本發明的所有目的在於提供一種改善拉半導體晶體之裝 置及方法，用此裝置及方法所形成之半導體晶體具有期望 的氧含量和氧梯度；利用本發明之拉半導體晶體之裝置及 万法，可以減少氧梯度半徑並減少軸的氧梯度；利用本發 明〈拉半導體晶體之裝置及方法，可以增加氧濃度；利用 本發明之拉半導體晶體之裝置和方法，可使盛裝半導體落 料足坩堝的旋轉速度變化平穩丑連.續·；利用本發明之拉半 導體晶體之裝置和彳法，·^使得盛裝纟導體溶料之旋轉掛 堝’其變化旋轉速度時，纟驅動機構上只有非常小的機械 振動；利用本發明之拉半導，體晶體之裝置和方法可以減少 維修的費用，並且可以方便又容易的使用本發明之裝置。 大致上，本發明之拉半導體晶體裝置是參照切克勞斯基 (CZ)法而建造的，該裝置包括：一盛有熔料的坩堝，一拉 晶機，該拉晶機可從熔料中拉出半導體晶體，和一與坩堝 耦σ之馬達，一控制電路，用以驅動馬達以可變速度旋轉 坩堝，所述裝置亦包括—信號產生器，以產生連續變化速 度之信號，當拉晶機從坩堝内-的熔料中至少拉起一部份的 半導體晶體時，其控制電路使馬達具有連續變化速度信號 之功flb，以使旋轉坩堝連續改變加速度和連續變化旋轉速 度。 從本發明的另一觀點而言，本發明之拉半導體晶體裝置 421〇5.D〇C\MFY\4 _ g _ --------『裝------訂------^ ^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 —一 A7 — _____B7五 ' 3 ) ~ ~一 '—' 是參照切克勞斯基法而建造的，該裝置包括，一盛有这料 的坩堝，一拉晶機，該拉晶機可從熔料中拉出半導體晶體 ’―與坩堝耦合的馬達’本裝置亦包括，一控制電路，該 控制電路可驅使馬達以變化速度旋轉坩堝，和一信號產^ 器，該信號產生器產生一具有複數週期之速度信號，在每 一週期期間’該速度信號爲單調遞增和單調遞減，當拉晶 機從坩堝内的熔料中至少拉出一部份的半導體晶體時，其 控制電路驅動馬達以單一增加和單_減少之旋轉速度旋轉 掛蜗。 從本發明之另一觀點，利用進行拉半導體晶體之方法， 所拉成的半導體晶體内會有氧濃度和氧梯度，以符合使用 變速度之坩堝（其速度變化爲週期信號的函數）其所拉成之 半導體晶體内會有氧濃度和氧梯度的形成，本方法用來拉 半導體晶體之拉具含有一盛有炫料之掛塥，—拉晶機，用 來從溶料中拉出半導體晶體，和一與掛蜗耦合的馬達，其 馬達可使掛瑪以不同的速度旋轉，該方法包括在週期信號 上進行傅利葉分析，產生—正弦波，其正弦波符合週期信 號之基本的傅利葉頻率，堪使馬達去旋轉掛禍，其增加或 減^的轉速爲所產生的正弦波函數，並且在旋轉对瑪内拉 至少一部份的半導體晶體。' 從本發月之另-觀點而1 ’毯盛裝著碎溶料的掛瑪内， 拉出單晶矽晶棒之方法，其單晶矽晶棒和坩堝是同軸的， 田部岛的印棒從熔料内拉出，其晶棒之旋轉方向與坩堝 旋方向相反，使知晶棒長成，該方法步驟中，掛揭是以連 42105.DOC\MPY\4 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 7-衣. 訂 味 —^1 _ II - - n II _ -6 - 五、發明説明（4 ) 續變化之加速度和連續改變之旋轉速度轉動。 從本發明之再一觀點而言，是從盛有矽熔料之掛蜗内拉 出一單晶矽晶棒之方法，其中，單晶矽晶棒與坩堝同軸， 所述之方法包括，當形成晶棒長約爲最終晶棒長的百分之 二十至百分之廿五時，形成晶棒直徑後，則增加坩堝的旋 轉速度，此後，坩堝之旋轉速度到達一參考速度，以參考 速度爲準，上下增加和減少坩堝旋轉速度直到所拉出的晶 棒至少大约爲晶棒最終長度的百分之二十左右；其晶棒旋 轉方向與坩堝旋轉方向相反，而使得晶棒長成。 一 其它:的目的和特徵將在下文中指出 圖示簡述 _ 圖1係爲本發明之一具有坩堝裝置之拉晶機剖面侧示圖 圖2係爲先前技藝之坩堝旋轉分佈圖。 圖3係爲使用圖2之旋轉坩堝所拉成結晶棒之氧分佈圖 〇 圖4係爲本發明之掛蜗旋轉分侔圖。 經濟部中央榡準局員工消免合作社印製 圖5係爲使用圖4之旋轉坩堝所拉成結晶棒氧分佈圖。 經由數個圖示和揭示之事項指出相關部份之相關參考特 性。 ' , 較佳具體實施例的詳細説明 參考圏1所7F，係爲利用切克勞基法拉單晶矽晶棒之拉 晶機20的基本組件。特別是，拉晶機2〇包括一長晶室四和 一細長的拉晶室24，其中細長的拉晶室位在長晶室上，藉 42105.D〇aMFY\4 - 7 - 本纸張ϋ適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210^： 297公廣）---*----- A7 B7 五、發g説明（5 ) .一— 由升晶機28，其拉繩26可將單晶碎晶棒58拉回，升晶機28 裝置在平板30上，平板30装置在轉軸32上，一馬達與轉軸 耦合’經由適當的硬體（圖未示）以轉動軸32，平台30和相 關於拉晶室24的升晶機28，當拉晶棒時，晶棒58懸掛在升 晶機28上，因此，晶棒會有一個旋轉方向。 拉晶機20亦包括，在長晶室22内之掛蜗34，該掛瑪用來 盛裝熔的晶源材料Μ (即，高純度的矽熔料），一杯狀轉台 36裝置在轴38上，用以支撑掛瑪34 ’ 一馬達4Q與抽38耗合 ’經由變速箱42以變速轉動坩堝34和轉台36。 一 馬達40包括一轉速計44，該轉.速.計44可產生一參考電壓 指*馬達内之轉片的旋轉速度，所述參考電壓包括一類比 信號，其大小隨著轉片之速度增加而增加，換句話説，其 參考電壓可能包括任何形式的信號，例如數位信號或一連 串的電子脈衝，以指出轉片速度。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經由線48，一控制器46利用電流驅動馬達4〇，經由線50 ’控制器46亦與轉速計44聯結用以接收參考電壓，控制器 46包括一以資料表程式化之記憶體52，用以敘述轉速計之 參考電壓所指出的坩堝34轉速，記憶體52亦可能包括：程 式化所希望的掛瑪旋轉速度和傾斜値之資料，就像程式化 其它運作資料一樣，控制器46係爲傳統封閉迴路控制系統 ’經由線48和50驅動馬達40以期·.望的速度旋轉坩堝34。 控制器46經由電線（圖未示）與馬達33連結，因此可控制 平台30 ’升晶機28和晶棒58之旋轉，經由電線（圖未示）控 制器46也能给馬達能量驅動升晶機28，控制器妬因而可控 42105.D0C\MFY\4 _ g - 本紙張尺度適财SU雜準（c叫从驗（21(}>;297公廣） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 B7 五、發日J説明（6 ) ―― 制由升晶機拉回拉繩26之速率，其速率亦爲從矽熔料Μ拉 出晶棒58之速率。 長晶過程開始於一晶塊56維持在拉繩26之最底端，當成 晶種54，坩堝36和晶種54以相反方向旋轉，其晶種慢慢接 觸矽熔料Μ，當晶種熔化之後，然後對矽熔料Μ降溫直到 晶體長出，坩堝36與晶種54以相反方向旋轉，使得晶種由 熔料内拉出。當晶種54長成時，其從矽熔料Μ固化成矽而 形成早晶碎晶棒58。 事實上，由位在 40 Simon 街，Nashua, New Hampshire 03061 的· Ferrofluidics公司所研發而成的"長晶系統"，型-號CZ150，對 於本發明之使用而言是一種適合的拉晶機。該Ferrofluidics系 統包括Electro-Craft Motomatic®系列E-652馬達用以旋轉封瑪。 Ferrofluidics提供用以控制馬達控制掛塥的旋轉之控制卡，允 許上下傾斜坩堝速度和切換開/關坩堝速度；無論如何， 本發明所增加的程式化，如有需要揭示在以下的説明裏。 圖2，係説明習知技術之旋轉分佈圖，當矽晶棒由400毫 米拉至900毫米期間，其坩堝最高轉速爲11轉/每分鐘時， 如坩堝34之坩堝旋轉轉速由每分鐘6轉開始。圖3，係説 明由圖2所拉成的矽晶棒，其典型中央和邊緣氧分佈圖， 氧分佈圖主要的問題示意在® 3，即從矽棒300毫米到900 毫米其氧含量漸減少，而軸氧梯度意爲若從矽晶棒的前端 切一薄片成爲矽晶片和從矽晶棒之末端切一薄片，該兩薄 片的電氣特性不同，對於在中心和邊緣之間之徑間氧梯度 ，將會造成矽晶片之中心點之電氣特性與靠近同一片矽晶 42105.D〇aMPA4 ~ 9 ' 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210X297公釐） ( 扣衣 訂 {^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) B7 五、發明説明（7 ) 一 片之邊緣的電氣特性不同，對於製造積體電路而言，ϋ不 希望引起產品之非均向性。 圖4，係説明一種新穎性的坩堝34旋轉分佈圖，以實質 解決抽氧梯度問題。 如圖4所示，當晶棒拉到400毫米之後，其坩堝34的轉速 從啓始約每分鐘6轉的速度增加到約爲每分鐘11轉之平均 速度或參考速度，在剩餘所要拉的晶棒，其轉速一直維持 在約每分鐘11轉的中速度，當晶棒拉到300毫米開始，則每 隔約15秒一週期，增加一中速形成振盪旋轉式的流程，誤 振盈流程具有一最佳的正弦波形式，並引起掛禍增加和滅 少之速度成爲正弦波値之函數，因爲正弦波是對稱X -軸， 即使在增加一振盪的中速度後，其坩堝的平均轉速仍然一 樣，因爲正弦波之振幅比中速之振幅小，在變速時，使得 坩堝34看起來單方向性地旋轉》 經濟部中央標準局負工消免合作社印製 产锖先閱该背面之泣意事項真填寫本頁) 事實上，圖4所示之坩堝旋轉分佈圖能依如圖1所示的 硬體來實施，特別是，控制器46包括一設定點，用以設定 馬達40之轉速。因此，同樣也設定了坩堝34之轉速。當電 壓以增加形式送到設定點，則控制器46增加馬達40的速度 ，同理，當電壓以減少形式送到設定點，則控制器46減少 馬達4G的速度，藉由比較輸送'到設定點的電壓値和轉速計 44輸出之參考電壓，控制器可調整馬達40之速度與在傳統 封閉迴路系統内之供給設定點的電壓所產生的速度相同。 控制器46經由線62與信號產生器60連接，信號產生器60 產生一個振盪分佈圖，以設定坩堝34之旋轉速度，其振盪 421〇5.DOC\MFV\4 - 10 - \ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 〆 經濟部中央標準局員工消免合作社印製 —A7 一~ B7 五、發明説明（8 ) —一 分佈圖取其點資料之數位信號，點資料沿著正弦波上，換 句話説’信號產生器可包括一類比信號產生器以產生一類 比正弦波形式的振盪分佈圖，信號產生器60亦產生一如圖 4所7F之平均速度分佈囷，然後’信號產生器別將振盪分 佈圖和平均速度分佈圖相加，以產生一速度信號，其速度 信號施加到控制器46的設定點，以控制馬達4〇之速度。習 知技術者將認知，其他產生具有圖4所示分佈圖之速度信 號的傳統方法亦可在本發明的範圍内使用。 速度信號，最好有一如圖4所示之旋轉分佈圖。在簡死 實施例中’信號產生器60每提供增加二伏的電壓到控制器 46之e又疋點，則造成掛蜗轉速每分鐘增加一轉，產生圖4 之旋轉分佈圖的速度信號恰好是電壓信號，其電壓跟隨圖 4的垂直刻度。（但以伏特而非每分鐘轉速量測）。 例如，從開始拉動直到約300毫米，速度訊號會上升，從 約6伏特上升至約10伏特。拉動從約300毫米至約400毫米 ，速度訊號爲從約10伏特至11伏特的上升電壓及弦波電壓 的總和，弦波電壓週期約爲15秒且振幅上升從約3〇〇毫米處 之0伏特至約400毫米的約1伏特（量測自地電壓）^自4〇〇 毫米至末端，速度訊號爲約11伏特的直流電壓及震邊電壓_ 的總和，震盪電壓約爲15秒且振幅（量測自地電壓）依圖4 的曲線變化。 .... 當速度信號的震盪分佈圖爲正弦波的型式時，速度信號 具有連續改變的振幅，導致坩堝34以連續改變的加速度及 連續改變的旋轉速度旋轉。因爲正弦波本質上爲平順且週 42105.00C\MFY\4 - 1 1 _ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規洛（21〇x297公釐） {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝 *-° —一 A7 一- ____B7 五、發明説明（9 ) 一 、’ 期的’速度訊號具有多數的週期，期間單調地増加及減少 。如此’導致掛銷旋轉的旋轉速度如同速度信號的函數 單調地增加及減少，而至少一部份晶棒被拉動。 囷5顯示坩鍋以圖4所示的旋轉分佈圖旋轉，且使用一 個22英吋的坩鍋’矽晶棒的中央及邊緣氧分佈圖。如圖所 示，軸向及徑向的氧變化量減少且成爲所期望的矽晶棒。 圖4中所顯示掛鋼旋轉分佈圖操作的理論爲，震堡分佈 圖導致坩鍋加速度及速度的快速改變，減少了石夕溶化物接 近坩鍋壁處氧擴散邊界層的厚度。如此加強了矽熔化物f 氧量’，且在矽的固--液態界面處經分離而增加成長晶體中 的氧濃度》因此，在部份晶棒拉動且該處氧濃度低期間， 震盪曲線加上速度訊號。當坩鍋從初始的轉速向上升，在 開始部份拉動晶棒的期間，，此時氧濃度最高，而沒有必要 增加氧的濃度’故震盪分佈圖未加上速度訊號，然而，隨 後在初期部分拉晶之後’氧濃度開始落後，故震盪分佈圖 慢慢導入以增加氧濃度，且減少軸向氧梯度，如圖5所示 〇 設計上，最好設計平均速度分佈圖，首先因爲它甚決定 在拉動的晶體中徑向的氧梯度。一旦平均速度分佈圖已最 大化而在可接受的徑向氧梯度'中，震盪分佈圖轉爲使軸向 氧梯度爲最小。通常，增加平均坩鍋旋轉速度，亦即平均 速度分佈圖，沒有振幅的波動，則會增加徑向氧的變化量 。甚者，增加旋轉的振幅，亦即震盪分佈圖，沒有增加平 均堆銷旋轉速度，則會沿中央軸及外徑增加氧濃度，改良 42105.D〇C\MFY\4 · *| 2 - \ 本紙張尺度適财關家辟（CNS ) M規格（21QX297公疫）

I 1- - — 誦 I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂 經濟部中央標芈局員工消费合作社印製

五、發g説明（Ί0) 經濟部中央標準局員工消f..合作社印製 徑向氧梯度，如果於拉動的後段部份執行，會減少軸向氧 變化量。 整體而言，在操作的任何時候由平均速度分佈圖所設定 的坩鍋平均旋轉速度會落在每分鐘約1至20轉的範圍之間 。在操作的任何時候由震盪分佈圖所設定的旋轉速度中增 加的振幅會落在0至12 rpm的範圍之間。在任何狀況下， 由震盪分佈圖所設定的旋轉速度中震盪減少的振幅應該不 會超過平均速度曲線所設定的平均旋轉速度，故坩鍋雖然 在改變的速度仍在相同的方向旋轉。 〃 在進一步的設計上，低氧晶棒通·常以低振幅震盪分佈圖 拉動，而高氧晶桿應通常以高振幅震盪分佈圖拉動。調制 頻率必須夠高，以避免熔化面有熱及機械的擾動，而影響 成長晶種或晶體。震盪的週，期約15秒至約1分鐘對於22英 忖直徑的掛銷爲較佳者。 在實務中，已發現最好設定速度訊號的平均速度分佈圖 ，使得在晶棒的直徑建立後，增加坩堝的平均旋轉速度， 直到晶棒已被拉動至最終拉動長度的20至50 %爲止〇坩堝 最好旋轉於連續改變的加速度及連續改變的速度，直到晶 棒已被拉動至最終拉動長度的至少20 %爲止。使用連續改 變速度信號拉動的晶棒可在較'低的坩堝平均旋轉速度被拉 動，而且比不使用連續改變速度訊號拉動的晶桿具有較低 的氧梯度及較高的氧濃度。另外，坩堝可隨著拉動初始部 份多數週期中改變旋轉速度，在這些週期中，坩鍋的旋轉 速度單調地增加及減少，直到晶棒已被拉動至最終拉動長 42105.DOCVMFYU _ 1 3 · -v 本紙張尺度適用中國國家揉準（匚?^)八4規格（2丨0/ 297公釐）~"" ' (请先閱请背面之注意事項存填寫本 '装· *-β ^

〆 經濟部中央標隼局員工消f.合作杜印製 五、發恝説明（11) 一 度的至少20 %爲止。使用此種單調週期拉動的晶棒可在較 低的坩堝平均旋轉速度下拉動，而比不使用週期單調增加 及減少訊號拉動晶棒具有較低的氧梯度及較高的氧濃度。 在另一實施例中，已發現最好設定速度訊號的平均速度 曲線’使得在晶桿的直徑建立後，增加掛銷的平均旋轉速 度，直到晶棒已被拉動至最終拉動長度的20至50 %爲止， 然後坩堝的旋轉速度達到參考速度。坩堝的旋轉速度最好 在參考速度上下，直到晶棒已被拉動至最終拉動長度的至 少20 %爲止。使用沿參考速度擺動的可變坩堝速度拉動的· 晶棒可在較低的坩堝平均旋轉速度.被拉動，而且比不使用 此種可變速度掛瑪扛動的晶棒具有較低的氧梯度及較高的 氧濃度。 在上述三種實施例中，在平均速度分佈圖增加坩堝的平 均旋轉速度的操作與震盪分佈圖開始沿平均旋轉速度震盘 坩堝的瞬間速度的操作之間可能有些重疊。這些重叠示於 圖4中。重疊的量可能增加，震盪開始於低振幅，且於拉 動的後部份慢慢上升至南振幅。例如，開始拉動晶體於每 分鐘6轉的初始坩堝旋轉速度，震盪振幅爲每分鐘〇3轉， 而且坩堝旋轉週期爲31秒’隨後變化値依拉動長度而定： ^ 奸衣 訂 f V, (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 晶體長度 坩鍋變化 振幅穿化 100 0 0.004 200 0 0.004 300 0.024 0.004 400 0.006 0.010 500 42105.D0C\MPY\4 0 -14 - 0.007 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 ^00311 五、發明説明（12: 600 0 0.001 700 0 0.007 800 0 0.004 900 0 -0.001 1000 0 -0.004 上表中的數値在晶棒主體開始時可用以結合每分鐘19轉的 目標晶種旋轉速度。對於200毫米直徑的晶棒而言，晶種旋 轉可操作於約母分紅17至19轉的範圍，以避免大截面的成 長及熔化旋渦。可以使用22英吋直徑的坩鍋。以這些操作 狀態的組合，可達到軸向及徑向氧梯尽小於6 ?/〇。 一些公開的設計指出使用脈条方波或三角治波以旋轉成 長晶體中的掛鋼《這些波形的問題在它們的”角落"產生過 度的機械衝擊及應力於.掛鋼的驅動鏈。如此導致能量損失 及加速驅動鏈的損耗率。 、· 從此種脈波或三角形波形轉換成驅動具有正弦波形的坩 銷之其一方法爲經過傅利葉分析。藉傅利葉展開的基本頻 率近似脈衝或三角波形，較高階的部分予以移除，且掛瑪 馬達用的驅動信號爲正弦波。如此減少機械的衝擊及驅動 鍵的損耗。 例如’在已公開或其他已知的脤衝方波中，其振幅爲 "A"(若由0開始量，則上下振幅爲2A)，開始於時間t = 〇， 其半週期爲"a "，則傅利葉展開·式爲： •^{g (t) } = (4Α/7Γ) ^ (1/n) sin (n7rt/a) η=ι for n=l, 3,5,7 . . .〇〇 421〇5.D〇C\MFY\4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (请先33讀背函之汰意事項鼻填寫本\貝) *-° 經 濟 部 中 央 標 準 M] 貝 工 消 費 合- 作 社 印 製 [1] -15

五、發明説明（13) 因此’模擬以脈衝方波產生的晶體成長但使用正弦波， 速度訊號的震盪曲線應以方程式μ]的基本頻率設定，且 具有一尖端振幅較脈衝方波的尖端振幅大4/ττ倍。請注意 ’在很多情況中，脈衝方波的工作週期及頻率與基本頻率 大約相同。 相似的’在已公開或其他已知的三角形波中，具有一半 遇期爲” a ’’，一尖端振幅爲"A "者（從〇開始量測，上下振 幅爲2A)，開始於t = a/2，傅利葉展開式爲： }=(8A/tt2) f (-i)V(2n+l^2sin[(2n+l)7rt/a] [2] η* 〇 因此’模擬以三角形波產生的晶體成長但使用正弦波， 速度訊號的震盪曲線應以方程.式[2]的基本頻率設定，且 具有一尖端振幅較三角形波的尖端振幅小8/?r2倍。請注 意’在很多情況中，三角形波的工作週期及頻率與基本頻 率大約相同。 可瞭解的’基本的傅利葉頻率可決定用於驅動坩鍋的週 期訊號’尤其是用於坩鍋可變旋轉速度的週期訊號，在拉 動半導體晶體中達到所欲的氧濃度及梯度。其步驟爲在週 期訊號上執行傅利葉分析；產·生相對應於週期訊號的基傅 利葉率之正弦波；驅動坩堝馬達以增加及減少之轉速旋轉 掛蜗’其轉速爲所產生正弦波之函數；在坩堝響應驅動步 驟下旋轉時，拉動至少一部份半導體晶體。 由以上所述可看出’本發明之各目的已達成，且其他的 42105.00C\MFV\4 - 1 6 - I紙張尺度適用中國( CNS ) A4規格（21〇χ 297公廣） --- (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝

、1T 經濟部中央標隼局員工消#..合作社印裝 B7 五、發明説明（14) 一- 優點亦已達到。 在不脱離本發明的範圍下，上述構造得予有不同的改變 ，而上述説明及相關圖式係用以敘述本發明而非限制本發 明者。 -衣 訂 ^ ^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 42105.DOOMPA4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. A8 B8 C8 D8 經 濟 部 中 央 標 準 % 員 X 消 費 合· 作 社 印 % 、申曹專利範圍 L 一種依照切克勞斯基（晶體生長）法（Czochralski method)之 拉半導體晶體裝置，該裝置包括： 一盛有熔料之坩堝； 一拉晶機，用以從盛有熔料之坩堝内拉出半導體晶體； 一與坩堝耦合之馬達； 一控制電路，用以驅動馬達以可變速度旋轉坩堝；和 一信號產生器，以產生一連續變化的速度信號； 其中’控制電路響應信號產生器以驅動馬達成爲連績變 化速度k號之函數，當拉晶機從盛有熔料的坩堝中，至 少拉出部分半導體晶體時，-其坩堝以連續誕化的加速度 和連績變化的轉速旋轉。 ' 2. 如申叫專利範固第1項之裝置，其中，連續變化速度信 號包括一正弦波。 ' - 3. 如申請專利範圍第2項之裝置，其中，切克勞斯基方法 是在拉半導體晶禮時，利用脈衝方波以變化掛禍的旋轉 速度，達到所期望的晶體氧濃度含量，且信號產生器產 生的正弦波振幅比脈衝方波振幅大，大大約4/^倍。 4· ^ ^中凊專利範圍第1項之裝置’其中’連續變化的速度 信號包括沿著落在一正弦波上之複數資料點。 5. 如申請專利範圍第4項之裝置，其中，切克勞斯基法是 在拉半導禮晶體時，利用變.化的㈣旋轉速度之脈衝方 波達到所期望的晶體氧環度含量’且信號產生器產生的 正弦波振幅比脈衝方波振幅大，大大約4/7Γ倍。 6. 如申請專利範園第5項之奘晋 叫π 〇男义衮置，其中，馬達以變化速度 42105.D0C\MFY\5 _________ - I a 本紙張尺度適用中國 (請先閱積背面之注意事項再填寫本頁) 装. -5 A8 B8 C8 D8 ir濟部中央揉準局貝工消費合作社印製 申f專利範圍 — 無方向性的旋轉坩堝。 7. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中，馬達包括一轉速 計’用以產生對應於在馬達上轉片之轉速的參考電壓， 且控制電路包括一與轉速計連接的封閉性迴路控制系統 ，用以驅使馬達成爲轉速計所產生的參考電壓及連續變 化速度之函數。 8. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中，馬達以變化速度 ，且單方向性的旋轉坩堝。 9. 種依照切克勞斯基（晶體生長）承（Czochralski method)之 拉半導體晶體裝置，該裝置^括： 一盛有熔料之坩堝； ' 一拉晶機’用以從盛有熔料之坩堝内拉出半導體晶體； 一與坩堝耦合之馬達；' * 一控制電路’用以驅動馬達在可變速度下旋轉掛蜗；及 一仏號產生器，以產生複數週期之速度信號； 其中’在每一週期期間，其速度信號單調遞增和遞減； 和 其中’當拉晶機從盛裝溶料的掛蜗至少拉出部分半導趙 晶禮時，控制電路響應信號產生器以驅動馬達以單調遞 增和單調遞減之旋轉速度旋轉坩堝成爲速度信號之函數 10.如申請專利範圍第9項之裝置，其中速度信號包括_ 弦波。 正 II如申請專利範圍第10項之裝置’其中，切克勞斯基法是 421〇5.D〇aMFY\5 19 - 本纸法尺度適用中國國裳技渣…e a ; _______ 〇 r * 2V/ ---------^ 农— (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂

   申，專利範圍 在拉半導體晶體時，利用變化的坩堝旋轉速度之脈衝方 波達到所期望的晶體氧環度含量，且信號產生器產生的 正弦波振幅比脈衝方波振幅大，大大約4 / π倍。 12. 如申請專利範圍第9項之裝置，其中，連續變化的速度 L號包括沿著落在一正弦波上之複數資料點。 13. 如申請專利範圍第12項之裝置，其中，切克勞斯基法是 在拉半導體晶體時，利用變化的坩堝旋轉速度之脈衝方 波達到所期望的晶體氧環度含量，且信號產生器產生的 正弦波振幅比脈衝方波振幅大，大大約4 / π倍。 14. 如肀請專利範圍第9項之袭置，其中，馬達包括—轉速 十用以產生對應於在馬達上轉片之轉速的參考電壓， 且控制電路包括一與轉速計連接的封閉性迴路控制系統 用以驅使馬達成爲轉速計所產生的參考電壓及連續變 化速度之函數。 15. 如申請專利範圍第9項之裝置，其中，馬達以變化速度 無方向性的旋轉掛瑪。 16. -種拉動半導體晶體之方，法，在拉半導體晶體時，利用 可變坩堝速度，且其變化速度爲週期信號之函數，使拉 動心半導體晶體氧濃度和巧度相對應於拉晶時之氧濃度 和梯度，本方法所利用的半導體拉晶機包括_盛有溶料 之坩堝，一拉晶機，用以從盛有熔料之坩堝中拉動半導 體晶體⑽合之馬達’用以在可變速度下旋 轉坩堝’其方法之步驟包括： 在週期信號上執行傅利葉分析； 421〇5.D〇C\WFY\5 _ 2〇 - 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐) ' -- (諳先閲讀背面之注意事項存填寫本頁) - 订 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 產生-止弦波，相對應於週期信號之 :::達旋轉㈣，其增加和減少的轉速爲產生正弦波 (凼數；及 在坩堝響應驅動步驟旋轉時， 晶體。 至4出-邵份的半導體 17. 如申請專利範圍第历項之方法，其中，週期信號包括一 脈=万波；其中，執行步骤包括在脈衝方波上執行傅利 "斤和丨中’纟生步驟包括產生—正弦波相對應於 脈衝方波之傅利葉基頻。 - 18. 如丰請專利範圍第16項之h，其中，週期信號包括一 三角形波；其中，執行步驟包括在三角形波上執行傅利 葉分析；和其中’產生步驟包括產生一正弦波相對應於 三角形波之傅利葉基頻。，· 19·如申請專利範圍第丨6項之方法，其中，驅動步驟包括馬 達在變速中單一方向地旋轉坩堝。 20. 如申請專利範圍第16項之方法，其中，產生之正弦波包 括複數個資料點沿一正弦波座落。 21. —種從容納在坩堝中之矽熔料拉動單晶矽晶棒之方法， 單晶矽晶棒及坩堝爲同軸，其方法步驟包括從嫁料中至 少拉出一部份的晶棒時，以連續變化之加速度和連續變 化之旋轉速度旋轉坩堝；及·· 當成長晶棒時’其晶棒旋轉方向與掛禍旋轉方向相反。 22. 如申請專利範圍第21項之方法，進一步包括下列步驟： 在晶體直徑建立後，增加坩堝的旋轉速度直到晶體已拉 42105.0〇aMFY\5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4現格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本f ) 訂 經濟部中央標準局男工消费合作社印11 -21 - 經濟部中央梂準局身工消费合作社印裝 A8 B8 D8 六、申，專利範圍 — 動至最終拉動長度之約20 %至50 %爲止； 其中’第一提及之旋轉步驟包括在增加步驟之後，以連 續變化之加速度和連續變化之旋轉速度旋轉坩堝，直到 晶棒扭長到最終晶棒長度的範圍約%。 23. 如申請專利範圍第21項之方法，其中，第一提及之步驟 包括以旋轉速度旋轉坩堝，其旋轉速度之增加和減少爲 正弦波之函數 24. 如申請專利範圍之方法，所述第一旋轉步驟包括 以變化旋轉速度單地旋轉坩堝。 25. —種從容納在坩堝中之矽料拉動單晶矽晶棒之方法， 單晶矽晶棒及坩堝爲同軸，一馬達可驅動坩堝旋轉，其 方法之步驟包括：. 產生一具有複數週期之速度信號，其中速度信號爲單調 增加和減少； 當從熔料中，至少拉出一部份晶棒時，其馬達驅使坩堝 以速度信號之函數單調增加和減少的旋轉速度旋轉；及 當長晶棒時，其晶棒旋轉方向與坩堝旋轉方向相反。 26· —種從容納在坩堝中之矽熔料拉動單晶矽晶棒之方法， 單曰曰矽晶棒及坩堝爲同抽，其方法步驟包括： 在晶棒直徑建立之後，增加坩堝之旋轉速度直到晶棒已 拉動至最終拉動長度之約2Q%至約5〇%之範圍爲止： 在增加速度步驟之後，在複數週期期間，變化坩堝旋轉 速度，其間，坩堝之旋轉速度爲單調增加和減少，直到晶 棒拉長到最終晶棒長度的範圍約2〇 % •，及 42105.00C\MFY\5 _ 22 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規為（2ΐ〇χ297公缝）" '-- ^ ^-- (請先閔讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 D8 申請專利範圍 當成長晶棒時，其晶棒旋轉方向與掛塥旋轉方向相反。 27. 如申請專利範圍第邡項之方法，其中，變化旋轉步驟包 括：以增加和減少之轉速旋轉坩堝，其轉速爲正弦波之 函數。 28. 如申請專利範圍第26項之方法，其中，變化旋轉步驟包 括：以可變之旋轉速度單一方向地旋轉掛禍。 29. —種從矽熔料拉動單晶矽晶棒之方法，單晶矽晶棒及坩 蜗爲同軸，其方法步驟包括： 产- 在晶棒直徑建立後，增加坩堝之旋轉速度直到晶棒已拉 動’至最终拉動長度之約20 %至約50 %之範圍爲止，然後 ，坩堝轉速達到一參考速度； ' 增加及減少坩堝旋轉速度於參考速度上下，隨著增速步 驟之後，直到晶棒拉動至最'終拉動長度之至少20 %之範 圍内；及 當成長晶棒時，其晶棒旋轉方向與紺禍旋轉方向相反。 ---------wyf (請先閲讀背面之注意事碩再填寫本頁) -* 丁 /經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 23 - 42105.00C\MFA5 本紙伕尺度適用中國國家標準（CNS ) A4说格（210X297公釐）