[发明专利]晶体的生长装置及生长方法

说明书

本申请提供了一种晶体的生长装置及生长方法，包括炉体、坩埚、冷却套及导流筒，冷却套设在炉体的内部并对晶体进行冷却，导流筒设置在冷却套的外围，导流筒包括上导流筒部和下导流筒部，上导流筒部呈筒体状且环绕冷却套设置，下导流筒部设在上导流筒部的下端且位于冷却套的下侧，下导流筒部为一个中空的上大下小圆台结构，圆台结构内周壁上形成一个凹槽，凹槽的顶部贯穿圆台结构，冷却套沿着坩埚的轴向移动。该生长装置中，冷却套沿着坩埚的轴向移动，影响到炉体内热场分布，可微调固液界面处温度梯度，从而可拉制一定宽度无缺陷生长区域的晶体，解决了现有技术中固液界面的温度梯度较难控制导致拉制出缺陷较多生长区域的晶体。

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种晶体的生长装置及生长方法。

背景技术

根据Voronkov提出的理论，若是要在晶体生长过程中消除生长所产生的本征缺陷，则晶体在固液界面间的轴向温度梯度沿着径向需要保持一定的均匀性，并且晶体生长速度与固液界面间的轴向温度梯度的比值V/G必须被控制在一定的范围内。其中，v为晶体生长速度，G为固液界面的温度梯度，当v/G大于某临界值时，晶体内缺陷偏向空孔型(Vacancy Defect)，反之，v/G小于某临界值时晶体内缺陷偏向插入型(InterstitialDefect)。因此，要降低晶体内缺陷必需降低提拉速度或增加固液界面的温度梯度，使得v/G值非常接近此临界值。但是，现有技术中固液界面的温度梯度较难控制，从而难以拉制出无缺陷生长区域的晶体。

但在实际的晶体生产过程中，一般通过调整固液界面与导流筒的间距(gap)，微调界面处的温度梯度，进而控制直径大小。但是，导流筒位置固定不动，只能通过调整熔汤的液面位置，结果会引起界面处液面发生振动，影响到长晶的成晶率。

在背景技术部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的背景技术的理解，因此，背景技术中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。

发明内容

为解决上述问题，本申请的提供一种晶体的生长装置及生长方法，能微调固液界面的温度梯度，且能及时地调整等径阶段的直径。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种晶体的生长装置，包括炉体、坩埚、冷却套及导流筒，所述坩埚设置在所述炉体的内部，用于盛放熔汤；所述冷却套设在所述炉体的内部并对晶体进行冷却，所述冷却套位于所述坩埚的上方，且在垂直于所述坩埚的中心轴线的水平面上，且所述冷却套的正投影和位于所述坩埚的正投影的外轮廓内；所述导流筒设置在所述冷却套的外围，所述导流筒填充在所述晶体和所述坩埚之间，所述导流筒包括上导流筒部和下导流筒部，所述上导流筒部呈筒体状且环绕所述冷却套设置，所述下导流筒部设在上导流筒部的下端且位于所述冷却套的下侧，所述下导流筒部为一个中空的上大下小圆台结构，所述圆台结构内周壁上形成一个凹槽，所述凹槽的顶部贯穿所述圆台结构，所述凹槽的侧壁为柱面，所述凹槽的底壁为环面；其中，所述冷却套沿着所述坩埚的轴向移动。

进一步地，所述冷却套与所述凹槽的底壁在所述坩埚的轴向间距为13～93mm。

进一步地，所述冷却套包括壳体及位于所述壳体内的水流通道，所述水流通道的宽度在5mm～15mm之间。

进一步地，所述下导流筒部形成为回转体结构，且所述下导流筒部的纵截面包括依次连接的第一线段、第二线段、第三线段、第四线段和第五线段，其中，所述第一线段与所述圆台结构的外周壁对应，且形成为斜线段，所述第四线段与所述凹槽的底壁对应且与所述第二线段互相平行，所述第五线段与所述凹槽的侧壁对应，且与所述第三线段均竖直设置。

优选地，所述第二线段和所述第四线段分别与所述第三线段垂直相交。

优选地，所述第一线段与所述坩埚的中心轴线的夹角θ为40°～80°。