[發明專利]一種導流筒裝置和拉晶爐

有效

• 申請號: 201911357718.5
• 申請日: 2019-12-25
• 公開（公告）號: CN110965118B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 楊帥軍
• 申請（專利權）人: 西安奕斯偉材料科技有限公司;西安奕斯偉硅片技術有限公司
• 主分類號: C30B15/00
• 分類號: C30B15/00;C30B29/06
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 劉長春

本發明公開了一種導流筒裝置，包括上導流筒；下導流筒，所述下導流筒設置于所述上導流筒的下方；氣流通道，所述氣流通道位于所述上導流筒與所述下導流筒之間并且用于分流氣體；所述下導流筒的上邊緣位于晶棒的預設位置的下方。本發明的導流筒裝置能夠使得只有少量惰性氣體會流經被下導流筒內表面包圍的晶棒上，最終使多數惰性氣體在晶棒上產生空洞型缺陷對應的高度處被分流到導流筒裝置外側，在晶棒的生長期間使處于空洞型缺陷形核與生長的等溫線以下的晶棒的溫度梯度變小，在拉晶速度一定時給空位和自間隙原子足夠的時間發生復合，極大地抑制了晶棒中的空位濃度，有效的減小空洞型缺陷的生長尺寸，提高晶棒的質量。

技術領域

本發明屬于半導體技術領域，具體涉及一種導流筒裝置和拉晶爐。

背景技術

單晶硅如今是大多數半導體元器件的基底材料，其中絕大多數的單晶硅都是由“Czochralski法(直拉單晶制造法)”制備。該方法通過將多晶硅材料放置在石英坩堝內融化，在直拉單晶過程中，首先讓籽晶和熔體接觸，使固液界面處的熔體沿著籽晶冷卻結晶，并通過緩慢拉出籽晶而生長，縮頸完成之后通過降低拉速和/或熔體溫度來放大晶體生長直徑直至達到目標直徑；轉肩之后，通過控制拉速和熔體溫度使晶體生長進入“等徑生長”階段。最后，通過增大拉速和提高熔體溫度使晶體生長面的直徑逐步減小形成尾錐，直至最后晶體離開熔體表面，即完成了晶棒的生長。

在拉晶過程中，在熔體結晶為晶體時會形成大量的空位和自間隙原子兩種本征點缺陷，當晶體離開固液界面的過程中，隨著溫度下降，根據不同的晶體生長條件晶體中一般都帶有過量的(即濃度超過在該溫度下的平衡濃度)空位型本征缺陷和自間隙原子型本征缺陷，形成“V型硅晶”或“I型硅晶”。應當了解，在熔體結晶為單晶硅時形成的點缺陷的種類和起始濃度取決于晶體生長速度(v)與熔體表面處晶體的瞬時軸向溫度梯度(G₀)的比率。當這個比值(v/G₀)超過臨界值時，空位濃度是過多點缺陷；當該比值低于臨界值時，自間隙原子是過多點缺陷。盡管兩種類型的缺陷都不合要求，但半導體工業一般寧愿要空位為過多點缺陷的單晶硅作為基材制作半導體器件。

但是過高的v/G₀值也會導致晶棒中產生很多的空洞型缺陷，這些空洞型缺陷都是由于空位的過飽和度引起的，會對晶棒質量造成影響，從而會對硅片制造復雜的高集成電路的潛能造成很大影響。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種導流筒裝置和拉晶爐。本發明要解決的技術問題通過以下技術方案實現：

一種導流筒裝置，包括：

上導流筒；

下導流筒，所述下導流筒設置于所述上導流筒的下方；

氣流通道，所述氣流通道位于所述上導流筒與所述下導流筒之間并且用于分流氣體；并且，

所述下導流筒的上邊緣位于晶棒的預設位置的下方，所述預設位置為所述晶棒上特征溫度區間對應的位置，所述特征溫度區間為所述晶棒中空位型本征缺陷發生聚集反應而導致空洞型缺陷快速形核與長大的溫度區間。

在本發明的一個實施例中，所述下導流筒的上邊緣與所述晶棒上的所述特征溫度區間的最高值對應的位置相平齊。

在本發明的一個實施例中，還包括連接結構，所述連接結構設置在所述氣流通道中，且所述上導流筒通過所述連接結構連接至所述下導流筒。

在本發明的一個實施例中，所述連接結構包括若干連接組件，所述若干連接組件沿所述上導流筒的下邊緣間隔開分布。

在本發明的一個實施例中，所述連接組件包括連接件和套筒，所述連接件的兩端分別連接至所述上導流筒和所述下導流筒，所述套筒套設于所述連接件且所述套筒位于所述氣流通道中。