[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，包括上导流筒；下导流筒，所述下导流筒设置于所述上导流筒的下方；气流通道，所述气流通道位于所述上导流筒与所述下导流筒之间并且用于分流气体；所述下导流筒的上边缘位于晶棒的预设位置的下方。本发明的导流筒装置能够使得只有少量惰性气体会流经被下导流筒内表面包围的晶棒上，最终使多数惰性气体在晶棒上产生空洞型缺陷对应的高度处被分流到导流筒装置外侧，在晶棒的生长期间使处于空洞型缺陷形核与生长的等温线以下的晶棒的温度梯度变小，在拉晶速度一定时给空位和自间隙原子足够的时间发生复合，极大地抑制了晶棒中的空位浓度，有效的减小空洞型缺陷的生长尺寸，提高晶棒的质量。

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，使固液界面处的熔体沿着籽晶冷却结晶，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，在熔体结晶为晶体时会形成大量的空位和自间隙原子两种本征点缺陷，当晶体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晶体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：

上导流筒；

下导流筒，所述下导流筒设置于所述上导流筒的下方；

气流通道，所述气流通道位于所述上导流筒与所述下导流筒之间并且用于分流气体；并且，

所述下导流筒的上边缘位于晶棒的预设位置的下方，所述预设位置为所述晶棒上特征温度区间对应的位置，所述特征温度区间为所述晶棒中空位型本征缺陷发生聚集反应而导致空洞型缺陷快速形核与长大的温度区间。

在本发明的一个实施例中，所述下导流筒的上边缘与所述晶棒上的所述特征温度区间的最高值对应的位置相平齐。

在本发明的一个实施例中，还包括连接结构，所述连接结构设置在所述气流通道中，且所述上导流筒通过所述连接结构连接至所述下导流筒。

在本发明的一个实施例中，所述连接结构包括若干连接组件，所述若干连接组件沿所述上导流筒的下边缘间隔开分布。

在本发明的一个实施例中，所述连接组件包括连接件和套筒，所述连接件的两端分别连接至所述上导流筒和所述下导流筒，所述套筒套设于所述连接件且所述套筒位于所述气流通道中。