一种单晶硅生长界面的氧含量确定方法、装置和产品

本技术涉及发出异常报警单晶硅制备，特别是一种单晶硅生长界面的氧含量确定方法、装置和产品。

背景技术：

1、硅单晶是微电子工业的基础材料，广泛应用于集成电路备件和硅片制造领域。在硅单晶生长过程中，氧是其中最主要的杂质之一。它以间隙态存在于硅晶格中，当氧原子浓度过高时，就会对半导体器件和太阳能电池的电学性能产生负面影响。单晶硅中过高的氧含量已成为限制光电转换效率和电池组件良品率的主要因素之一。

2、目前，研究单晶硅熔体氧含量常用的方法是使用傅里叶变换红外光谱分析仪对实验拉制的单晶硅棒进行切片检测，但在单晶硅生产流程中，需维持长时间高功耗运转，且无法中途停炉，实验仪器耗材高成本。而通过模拟实验所得到的氧含量评估结果往往准确度较低。因此，有必要开发一种单晶硅生长界面的氧含量确定方法、装置和产品，以较低成本实现对单晶硅生长界面氧含量的准确评估。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本技术实施例提供了一种单晶硅生长界面的氧含量确定方法、装置和产品，以便克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。

2、本技术实施例的第一方面，提供了一种单晶硅生长界面的氧含量确定方法，所述方法包括：

3、采用直拉法制备单晶硅，获取当前时刻的工况参数；

4、将所述当前时刻的工况参数和历史工况参数按照时间顺序进行排列，生成当前时刻的工况参数时间序列，所述历史工况参数为，在当前时刻之前的多个连续时刻的工况参数；

5、将所述当前时刻的工况参数时间序列输入预先训练完成的特征提取模型，得到当前氧含量特征，所述当前氧含量特征表示当前时刻的单晶硅生长界面的氧含量的特征；

6、将所述当前氧含量特征和上一时刻的历史氧含量预测结果，输入预先训练完成的氧含量预测模型，得到当前时刻的氧含量预测结果，所述上一时刻的历史氧含量预测结果表示所述氧含量预测模型输出的上一时刻的氧含量预测结果；

7、将所述当前时刻的工况参数作为所述历史工况参数进行存储，将所述当前时刻的氧含量预测结果作为所述历史氧含量预测结果进行存储，用于下一时刻的单晶硅生长界面的氧含量预测，直至所述单晶硅制备完成。

8、在一种可能的实施方式中，所述特征提取模型和所述氧含量预测模型的训练步骤如下：

9、获取样本工况参数和对应的单晶硅生长界面的氧含量信息；

10、将所述样本工况参数按照时间顺序进行排列，生成多个样本工况参数时间序列，确定每个所述样本工况参数时间序列所对应的氧含量信息；

11、将所述样本工况参数时间序列输入待训练的特征提取模型，得到样本氧含量特征；

12、将所述样本氧含量特征与上一时刻的样本工况参数时间序列所对应的氧含量信息，输入待训练的氧含量预测模型，得到样本氧含量预测结果；

13、根据所述样本氧含量预测结果和对应的氧含量信息，计算损失函数值；

14、根据所述损失函数值更新所述特征提取模型和所述氧含量预测模型的模型参数；

15、选择下一时刻的样本工况参数时间序列进行模型训练，直至所述损失函数值收敛。

16、在一种可能的实施方式中，所述方法还包括：

17、获取氧含量超标工况参数区间；

18、在所述当前时刻的工况参数在所述氧含量超标工况参数区间内的情况下，发出工况参数异常报警。

19、在一种可能的实施方式中，所述获取氧含量超标工况参数区间，包括：

20、获取单晶硅生长过程中的多个时刻的历史工况数据，以及，历史氧含量信息；

21、对所述历史工况数据进行预处理；

22、将所述历史工况数据与氧含量超标信息进行匹配生成故障序列；

23、根据所述故障序列，生成高频超标氧含量区间；

24、在所述历史氧含量信息与所述高频超标氧含量区间匹配的情况下，标记所述历史氧含量信息所对应的同一时刻的历史工况数据；

25、根据标记的所述历史工况数据，确定所述氧含量超标工况参数区间。

26、在一种可能的实施方式中，在得到所述当前时刻的氧含量预测结果之后，所述方法还包括：

27、根据所述当前时刻的氧含量预测结果，计算当前时刻的晶体质量等级；

28、在所述晶体质量等级低于预先设定的晶体质量合格等级时，发出异常报警。

29、在一种可能的实施方式中，所述计算当前时刻的晶体质量等级，包括：

30、按照如下公式，计算当前时刻的晶体质量分数：

31、β＝e-(a-z)；其中，ɑ表示所述晶体质量合格分数，z表示所述当前时刻的氧含量预测结果；

32、根据所述晶体质量分数，确定当前时刻的晶体质量等级。

33、在一种可能的实施方式中，所述当前时刻的工况参数包括以下至少一项：晶体长度、坩埚温度、硅熔体装埚量、晶体转速、坩埚转速、提拉速度、氩气流速、坩埚尺寸、晶体尺寸。

34、本技术实施例第二方面还提供了一种单晶硅生长界面的氧含量确定装置，所述装置包括：

35、工况参数获取模块，用于采用直拉法制备单晶硅，获取当前时刻的工况参数；

36、时间序列生成模块，用于将所述当前时刻的工况参数和历史工况参数按照时间顺序进行排列，生成当前时刻的工况参数时间序列，所述历史工况参数为，在当前时刻之前的多个连续时刻的工况参数；

37、特征提取模块，用于将所述当前时刻的工况参数时间序列输入预先训练完成的特征提取模型，得到当前氧含量特征，所述当前氧含量特征表示当前时刻的单晶硅生长界面的氧含量的特征；

38、氧含量预测模块，用于将所述当前氧含量特征和上一时刻的历史氧含量预测结果，输入预先训练完成的氧含量预测模型，得到当前时刻的氧含量预测结果，所述上一时刻的历史氧含量预测结果表示所述氧含量预测模型输出的上一时刻的氧含量预测结果；

39、数据存储模块，用于将所述当前时刻的工况参数作为所述历史工况参数进行存储，将所述当前时刻的氧含量预测结果作为所述历史氧含量预测结果进行存储，用于下一时刻的单晶硅生长界面的氧含量预测，直至所述单晶硅制备完成。

40、在一种可能的实施方式中，所述特征提取模型和所述氧含量预测模型的训练步骤如下：

41、获取样本工况参数和对应的单晶硅生长界面的氧含量信息；

42、将所述样本工况参数按照时间顺序进行排列，生成多个样本工况参数时间序列，确定每个所述样本工况参数时间序列所对应的氧含量信息；

43、将所述样本工况参数时间序列输入待训练的特征提取模型，得到样本氧含量特征；

44、将所述样本氧含量特征与上一时刻的样本工况参数时间序列所对应的氧含量信息，输入待训练的氧含量预测模型，得到样本氧含量预测结果；

45、根据所述样本氧含量预测结果和对应的氧含量信息，计算损失函数值；

46、根据所述损失函数值更新所述特征提取模型和所述氧含量预测模型的模型参数；

47、选择下一时刻的样本工况参数时间序列进行模型训练，直至所述损失函数值收敛。

48、在一种可能的实施方式中，所述装置还包括：

49、氧含量超标工况参数区间获取模块，用于获取氧含量超标工况参数区间；

50、工况参数异常报警模块，用于在所述当前时刻的工况参数在所述氧含量超标工况参数区间内的情况下，发出工况参数异常报警。

51、在一种可能的实施方式中，所述氧含量超标工况参数区间获取模块，包括：

52、信息获取子模块，用于获取单晶硅生长过程中的多个时刻的历史工况数据，以及，历史氧含量信息；

53、预处理子模块，用于对所述历史工况数据进行预处理；

54、故障序列生成子模块，用于将所述历史工况数据与氧含量超标信息进行匹配生成故障序列；

55、高频超标氧含量区间生成子模块，用于根据所述故障序列，生成高频超标氧含量区间；

56、标记子模块，用于在所述历史氧含量信息与所述高频超标氧含量区间匹配的情况下，标记所述历史氧含量信息所对应的同一时刻的历史工况数据；

57、氧含量超标工况参数区间确定子模块，用于根据标记的所述历史工况数据，确定所述氧含量超标工况参数区间。

58、在一种可能的实施方式中，所述装置还包括：

59、晶体质量分数计算模块，用于在得到所述当前时刻的氧含量预测结果之后，根据所述当前时刻的氧含量预测结果，计算当前时刻的晶体质量等级；

60、报警模块，用于在所述晶体质量等级低于预先设定的晶体质量合格等级时，发出异常报警。

61、在一种可能的实施方式中，所述计算当前时刻的晶体质量等级，包括：

62、按照如下公式，计算当前时刻的晶体质量分数：

63、β＝e-(a-z)；

64、其中，ɑ表示所述晶体质量合格分数，z表示所述当前时刻的氧含量预测结果；

65、根据所述晶体质量分数，确定当前时刻的晶体质量等级。

66、在一种可能的实施方式中，所述当前时刻的工况参数包括以下至少一项：晶体长度、坩埚温度、硅熔体装埚量、晶体转速、坩埚转速、提拉速度、氩气流速、坩埚尺寸、晶体尺寸。

67、本技术实施例第三方面还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现本技术实施例第一方面所述的单晶硅生长界面的氧含量确定方法中的步骤。

68、本技术实施例第四方面还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序/指令，该计算机程序/指令被处理器执行时实现本技术实施例第一方面所述的单晶硅生长界面的氧含量确定方法中的步骤。

69、本技术实施例第五方面还提供了一种计算机程序产品，，所述计算机程序产品在电子设备上运行时，使处理器执行时实现如本技术实施例第一方面所述的单晶硅生长界面的氧含量确定方法中的步骤。

70、本技术实施例提供的一种单晶硅生长界面的氧含量确定方法，所述方法包括：采用直拉法制备单晶硅，获取当前时刻的工况参数；将所述当前时刻的工况参数和历史工况参数按照时间顺序进行排列，生成当前时刻的工况参数时间序列，所述历史工况参数为，在当前时刻之前的多个连续时刻的工况参数；将所述当前时刻的工况参数时间序列输入预先训练完成的特征提取模型，得到当前氧含量特征，所述当前氧含量特征表示当前时刻的单晶硅生长界面的氧含量的特征；将所述当前氧含量特征和上一时刻的历史氧含量预测结果，输入预先训练完成的氧含量预测模型，得到当前时刻的氧含量预测结果，所述上一时刻的历史氧含量预测结果表示所述氧含量预测模型输出的上一时刻的氧含量预测结果；将所述当前时刻的工况参数作为所述历史工况参数进行存储，将所述当前时刻的氧含量预测结果作为所述历史氧含量预测结果进行存储，用于下一时刻的单晶硅生长界面的氧含量预测，直至所述单晶硅制备完成。

71、具体有益效果在于：本技术通过获取当前时刻的工况参数和历史工况参数，利用特征提取模型提取得到当前氧含量特征，然后利用氧含量预测模型结合当前氧含量特征和上一时刻的历史氧含量预测结果，确定当前时刻的氧含量预测结果，实现了在直拉法制备单晶硅的过程中，根据当前时刻的关键工艺和结构参数之间的关系，快速估计当前时刻的单晶硅生长界面的氧含量，准确获取到单晶硅的氧含量分布信息。