本发明专利技术涉及一种利用晶种由容纳在坩埚中的硅熔体生长铸锭的装置。该装置包括：腔室，该腔室包括容放该坩埚的下部和生长的铸锭穿过的上部；以及冷却速率控制单元，该冷却速率控制单元设置在该腔室的上部以延伸到该腔室的下部，并且具有生长的铸锭穿过的孔，其中，该冷却速率控制单元包括用于保持铸锭温暖的绝热部件、设置在该绝热部件上方以冷却铸锭的冷却部件，以及设置在该绝热部件和该冷却部件之间以防止该冷却部件和该绝热部件之间热交换的阻挡部件。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于制造铸锭的铸锭生长装置，并且，更具体地涉及一种具有冷却单元的铸锭生长装置以制造高质量铸锭。
技术介绍
通常用对由丘克拉尔斯基法(CzochralskUCZ))制成的单晶锭进行切片的方法来制造用作半导体装置的材料的硅单晶晶片。由丘克拉尔斯基法生长硅单晶锭的方法包括:在石英坩祸中熔融多晶硅；将晶种浸入熔体的表面；颈缩处理，用于通过提拉晶种来生长细长的晶体；以及扩肩处理，用于使晶体以径向方向生长以使晶体具有目标直径。随后，使具有预定直径的硅单晶锭经历体生长处理，用于使铸锭生长至所需长度；然后经历收尾处理，用于逐渐减小硅单晶锭的直径以使铸锭与硅熔体分开，从而完成硅单晶锭的生长。在通过CZ法生长硅单晶时，通过形成晶体的固液界面将空位和间隙硅引入到了单晶中。当引入到单晶中的空位和间隙硅的浓度达到过饱和状态时，空位和间隙硅扩散并聚集，从而形成空位缺陷(下文中，称为V缺陷)和间隙缺陷(下文中，称为I缺陷)。由于这些V缺陷和I缺陷有害于晶片的性能，在生长硅单晶锭时应抑制V缺陷和I缺陷的形成。为了抑制V缺陷和I缺陷的形成，通常使用将V/G控制在特定范围内的方法，V/G是单晶的提拉速度V与固液界面处的温度梯度G的比，并且通过单晶生长装置的热区设计来控制V/G中包含的参数G。具体地，通常通过改变上部热屏蔽体的结构(其是一种热区结构)来控制G以调节硅熔体和上部热屏蔽体之间的熔体间隙。此处，上部热屏蔽体是指如下的热屏蔽件，该热屏蔽件防止由单晶的表面产生的辐射热释放到外部以减小在提拉硅单晶期间单晶的表面和中心部之间的温度偏差。也就是说，确定熔体间隙以最小化单晶的中心部和表面之间的温度梯度差。然而，随着近来硅单晶锭的直径变大，越来越难以将V/G控制在无缺陷边限内。具体地，随着硅单晶直径的增加，仅使用上部热屏蔽体来控制G值增加了在提拉单晶期间硅熔体的消耗，因为熔体间隙的波动的增加与此一样大所以存在局限性。因此，已难以仅使用上部热屏蔽体的结构改变来控制G值以将V/G保持在无缺陷边限内。而且，在铸锭穿过上部热屏蔽体后，铸锭在水冷管中生长，并且该水冷管使铸锭快速冷却，从而难以在上部热屏蔽体之后的温度区内控制铸锭的冷却速率。因此，铸锭的外部由于水冷管而快速冷却，从而导致铸锭的中心部和表面之间的温差增大并因此难以控制G值。而且，在形成V缺陷和I缺陷之后的冷却温度区内，在冷却铸锭时形成诸如氧沉淀核的缺陷，因而即使在该温度区内也需要控制铸锭的冷却速率。具体地，随着近来晶片的直径变得大于300_，铸锭的中心部C和外部E之间的冷却速率偏差变得甚至更大。随之，机械加工由上述铸锭制成的晶片产生在晶片表面中的多种晶体缺陷，即，晶片的中心部和外部之间的体微缺陷(BMD)的浓度和氧的浓度的差异较大。
技术实现思路
抟术问题本专利技术提供一种用于制造高质量铸锭的铸锭生长装置，该装置包括冷却速率控制单元，该冷却速率控制单元能够减小生长的铸锭的外部和内部之间冷却速率的差异。_4] 技术方案实施方式提供一种利用晶种由容纳在坩祸中的硅熔体来生长铸锭的装置，该装置包括:腔室，所述腔室包括用于容放所述坩祸的下部和生长的铸锭穿过的上部；以及冷却速率控制单元，所述冷却速率控制单元设置在所述腔室的上部以延伸到所述腔室的下部，并且具有生长的铸锭穿过的孔，其中，所述冷却速率控制单元包括用于使所述铸锭的外部绝热的绝热部件、设置在所述绝热部件上方以冷却所述铸锭的冷却部件，以及设置在所述绝热部件和所述冷却部件之间以防止它们之间热交换的阻挡部件。有益效果根据实施方式，在生长铸锭期间可在铸锭冷却的一定温度区内对铸锭的冷却速率进行控制。而且，通过减小铸锭的外部E和中心部C之间冷却速率的差异可改善制成的晶片的质量。具体地，根据实施方式，具有以下优点:氧沉淀核的量在整个铸锭的外部和中心部是均匀的，并且通过控制温度梯度G可抑制V缺陷和I缺陷。【附图说明】图1是根据实施方式的铸锭生长装置的示意剖面图。图2示出描述在铸锭生长装置中在生长铸锭期间根据冷却温度区所形成的缺陷的实例。图3是根据实施方式的冷却速率控制单元的透视图。图4是根据实施方式的冷却速率控制单元的剖面图。图5是根据另一实施方式的冷却速率控制单元的剖面图。图6是根据又一实施方式的冷却速率控制单元的剖面图。图7是示出在应用根据实施方式的冷却速率控制单元之前和之后的BMD值的改变的曲线图。【具体实施方式】现将详细参考本专利技术的实施方式，这些实施方式的实例示出在附图中。然而，实施方式的专利技术构思的范围取决于实施方式公开的细节，其可包括实施的修改，诸如对提出的实施方式的组件或部件的添加、删除和改变。图1是根据实施方式的铸锭生长装置的示意剖面图。参照图1，根据实施方式的铸锭生长装置包括:容纳硅熔体的坩锅12 ;用于加热坩祸12的加热器；设置在坩祸12上方以屏蔽硅熔体热量的上部热屏蔽体13 ;以及用于在铸锭穿过上部热屏蔽体13之后控制铸锭冷却的冷却速率控制单元100。即使在上部热屏蔽体13在铸锭的热区(H/Z)内对热量进行控制之后，冷却速率控制单元100也将控制铸锭的冷却温度。虽然后面进行了详细描述，冷却速率控制单元100即使在低温区(这是指放置在上部热屏蔽体13上方的铸锭冷却的温度区)内也控制铸锭的冷却速率，并且具体地，冷却速率控制单元100将减小较大尺寸铸锭的外部和内部之间冷却速率的差异。例如，当在约1500°C下由硅熔体生长的铸锭穿过上部热屏蔽体13并生长时，其温度降低到约1000°C。然后，在1000°C以下生长的铸锭穿过实施方式的冷却速率控制单元100的内部，并且从这一点开始，铸锭的冷却温度通过冷却速率控制单元100来控制。也就是说，当铸锭从1500°C冷却到1000°C时，主要产生空位型点缺陷和间隙型点缺陷以及由点缺陷聚集而形成的聚集缺陷，这些缺陷通过上部热屏蔽体13来控制。当铸锭冷却到1000°C以下时，主要产生诸如由氧沉淀的结合而形成的氧沉淀核的缺陷，这些缺陷通过冷却速率控制单元100来控制。冷却速率控制单元100以环形形状提供在腔室11中，包括尺寸为允许生长的铸锭穿过的孔，并且设置在距上部热屏蔽体13的预定距离处。而且，冷却速率控制单元100包括:形成冷却速率控制单元的外部框架的框架部件110 ;用于使生长的铸锭的外部E绝热的绝热部件120 ;设置在绝热部件120上方以冷却生长的铸锭的冷却部件140 ;设置在绝热部件120和冷却部件140之间以防止在冷却部件140和绝热部件120之间热交换的阻挡部件130。顺便说一下，构成冷却速率控制单元100的组件的高度和长度取决于铸锭冷却的温度区。根据在冷却铸锭期间在各温度区内形成的缺陷类型来划分冷却温度区，因而将参照图2描述这一特征。图2示出描述根据冷却铸锭的冷却温度区所形成的缺陷类型的实例。参照图2，从硅熔体中提拉铸锭并将其冷却的1500°C?1080°C范围内的温度区被定义为第一温度区200，随后提拉铸锭并将其冷却的1080°C?450°C范围内的温度区被定义为第二温度区210，以及450°C以下范围内的温度区被定义为第三温度区220。首先，在第一温度区200内，主要产生空位型点缺陷及间隙型点缺陷。如上所述，通过使用V/G值可控制在第一温度区200内的缺陷，并且通本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种铸锭生长装置，用于利用晶种由容纳在坩埚中的硅熔体生长铸锭，所述装置包括：腔室，所述腔室包括用于容放所述坩埚的下部和生长的铸锭穿过的上部；以及冷却速率控制单元，所述冷却速率控制单元设置在所述腔室的上部以延伸到所述腔室的下部，并且具有生长的铸锭穿过的孔，其中，所述冷却速率控制单元包括用于使所述铸锭绝热的绝热部件、设置在所述绝热部件上方以冷却所述铸锭的冷却部件，以及设置在所述绝热部件和所述冷却部件之间以防止所述绝热部件和所述冷却部件之间热交换的阻挡部件。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：李原周，全洙仁，
申请(专利权)人：LG矽得荣株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR
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