[发明专利]一种导流筒装置和拉晶炉

说明书

本发明公开了一种导流筒装置，包括导流筒本体和缩径装置，导流筒本体和缩径装置均设置有导流通道，缩径装置环绕导流筒本体并贴合在导流筒本体的内壁上，且缩径装置的导流壁的高度大于或等于晶棒的待冷却区间的高度。本发明缩径装置设置在导流筒本体的内壁上，在向拉晶炉的炉内通入惰性气体时，当惰性气体运动到缩径装置时，由于缩径装置的存在，会使气流通道变小，使得惰性气体在缩径装置处的流速增大，从而能够对该高度处的晶棒进行集中冷却，同时，如果该缩径装置的高度与晶棒的特征温度区间所处高度相重合，可以有效抑制空位型本征缺陷的过饱和度，从而可以有效地避免晶棒产生较大尺寸的空洞型缺陷，最终达到改善晶棒质量的效果。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种导流筒装置和拉晶炉。

背景技术

单晶硅如今是大多数半导体元器件的基底材料，其中绝大多数的单晶硅都是由“Czochralski法(直拉单晶制造法)”制备。该方法通过将多晶硅材料放置在石英坩埚内融化，在直拉单晶过程中，首先让籽晶和熔体接触，使固液界面处的熔融硅沿着籽晶冷却结晶，并通过缓慢拉出籽晶而生长，缩颈完成之后通过降低拉速和/或熔体温度来放大晶体生长直径，直至达到目标直径；转肩之后，通过控制拉速和熔体温度使晶体生长进入“等径生长”阶段。最后，通过增大拉速和提高熔体温度使晶体生长面的直径逐步减小形成尾锥，直至最后晶体离开熔体表面，即完成了晶棒的生长。

在拉晶过程中，在熔体结晶为单晶硅时会形成大量的空位和自间隙原子两种本征点缺陷，当单晶硅离开固液界面的过程中，随着温度下降，根据不同的晶体生长条件单晶硅中一般都带有过量的(即浓度超过在该温度下的平衡浓度)空位型本征缺陷和自间隙原子型本征缺陷，形成“V型硅晶”或“I型硅晶”。应当了解，在熔体结晶为单晶硅时形成的点缺陷的种类和起始浓度取决于晶体生长速度(v)与熔体表面处晶体的瞬时轴向温度梯度(G₀)的比率。当这个比值(v/G₀)超过临界值时，空位浓度是过多点缺陷；当该比值低于临界值时，自间隙原子是过多点缺陷。尽管两种类型的缺陷都不合要求，但半导体工业一般宁愿要空位为过多点缺陷的单晶硅作为基材制作半导体器件。

但是过高的v/G₀值也会导致晶棒中产生很多的空洞型缺陷，这些空洞型缺陷都是由于空位的过饱和度引起的，会对晶棒质量造成影响，从而会对硅片制造复杂的高集成电路的潜能造成很大影响。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种导流筒装置和拉晶炉。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种导流筒装置，包括导流筒本体和缩径装置，所述导流筒本体和所述缩径装置均设置有导流通道，其中，

所述缩径装置环绕所述导流筒本体并贴合在所述导流筒本体的内壁上，且所述缩径装置的导流壁的高度大于或等于晶棒的待冷却区间的高度。

在本发明的一个实施例中，所述缩径装置的导流壁的高度大于或等于所述晶棒的特征温度区间的高度。

在本发明的一个实施例中，所述缩径装置包括外圈结构、内圈结构和调节装置，其中，

所述外圈结构环绕所述导流筒本体并贴合在所述导流筒本体的内壁上，所述内圈结构环绕所述外圈结构并设置在所述外圈结构的内侧，且所述外圈结构和所述内圈结构通过所述调节装置实现连接，并通过所述调节装置调节所述内圈结构所处的高度。

在本发明的一个实施例中，所述调节装置包括可上下伸缩的上部调节结构和下部调节结构，以及可推动所述内圈结构上下运动的推拉结构，其中，

所述上部调节结构的两端分别连接于所述外圈结构的上端和所述内圈结构的上端，所述下部调节结构的两端分别连接于所述外圈结构的下端和所述内圈结构的下端，且所述推拉结构安装于所述外圈结构上，所述推拉结构的传动端连接于所述内圈结构上。