一种组合套筒、单晶炉及单晶硅棒制造技术

本发明专利技术提供一种组合套筒、单晶炉及单晶硅棒，所述组合套筒设于导流筒内，包括：内筒，所述内筒的最小内径大于晶棒的直径；套设于所述内筒外的外筒，所述外筒的一端形成有外凸缘，所述外凸缘用于与导流筒的底部搭接；设置于所述内筒和所述外筒之间的隔热层。根据本发明专利技术实施例的组合套筒，具备更优的调节晶棒轴向温度差的能力，调节范围广，有利于晶棒的无缺陷生长，从而提高晶棒的整体品质。从而提高晶棒的整体品质。从而提高晶棒的整体品质。

【技术实现步骤摘要】
一种组合套筒、单晶炉及单晶硅棒


[0001]本专利技术涉及晶棒制备
，具体涉及一种组合套筒、单晶炉及单晶硅棒。

技术介绍

[0002]随着微电子产业制程的不断提升，对硅晶圆材料的品质有了更高的要求，而好的品质意味着要管控好晶棒中的晶体缺陷。晶棒中的晶体缺陷主要分为两大类，一类是由过饱和的间隙(interstitial)聚集而成的间隙型缺陷，这类缺陷不会影响MOS元器件栅极氧化物完整性(gate oxide integrity，简称GOI)；另一类是由空位(vacancies)聚集而成的空位型缺陷，这类生长缺陷对GOI的良率影响很大，常见的间隙型缺陷有COPs(crystal originated particles)、FPD(flow pattern defects)、LSTDs(laser scattering tomography defects)等。这些缺陷的生成与晶棒的轴向温度差G有关，而轴向温度差G可以根据热场的设计进行调节。
[0003]热场中关于导流筒的设计至关重要，其直接影响了晶棒轴向温度差G和晶棒边缘处的轴向温度差与晶棒中心处的轴向温度差的差值ΔG的大小，进而影响晶棒中的缺陷类型和分布。在拉晶过程中，由于现有导流筒的局限性，导致液面大量热量传输到晶棒表面，这导致晶棒边缘区域的轴向温度变小，而晶棒中心区域的轴向温度差基本不变；进而使得ΔG增大，根据V/G理论，此时空位型缺陷会集聚生长，这将减少无缺陷的区域，不利于晶棒的无缺陷生长。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供一种组合套筒、单晶炉及单晶硅棒，以解决现有技术中晶棒轴向温度难以控制，不利于晶棒的无缺陷生长的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]本专利技术一方面实施例提供了一种组合套筒，所述组合套筒设于导流筒内，包括：
[0007]内筒，所述内筒的最小内径大于晶棒的直径；
[0008]套设于所述内筒外的外筒，所述外筒的一端形成有外凸缘，所述外凸缘用于与导流筒的底部搭接；
[0009]设置于所述内筒和所述外筒之间的隔热层。
[0010]可选的，所述内筒的内径自一端向另一端逐渐减小。
[0011]可选的，所述隔热层的侧壁均布有若干导热孔。
[0012]可选的，所述外筒的外周面形成有若干环形凸纹，所述环形凸纹沿所述外筒的轴向间隔设置。
[0013]可选的，所述内筒、所述隔热层以及所述外筒的同一侧部位开设有一监控缺口，所述监控缺口用于为晶棒直径监控装置提供监测通道。
[0014]可选的，所述监控缺口的边缘设置有密封挡块。
[0015]可选的，所述内筒和所述外筒的材质为石墨、钼中的任意一者。
[0016]可选的，所述隔热层为碳纤维隔热毡。
[0017]本专利技术另一方面实施例还提供了一种单晶炉，包括如上任一项所述的组合套筒，还包括：
[0018]坩埚；
[0019]设置于所述坩埚上方的导流筒，所述组合套筒搭设于所述导流筒的内底部。
[0020]可选的，所述内筒、所述隔热层以及所述外筒的同一侧部位开设有一监控缺口，所述单晶炉还包括：
[0021]晶棒直径监控装置，所述晶棒直径监控装置用于通过所述组合套筒上的监控缺口监控晶棒的直径。
[0022]本专利技术又一方面实施例还提供了一种单晶硅棒，所述单晶硅棒由上述的单晶炉制得。
[0023]本专利技术上述技术方案的有益效果如下：
[0024]根据本专利技术实施例的组合套筒，具备更优的调节晶棒轴向温度差的能力，调节范围广，有利于晶棒的无缺陷生长，从而提高晶棒的整体品质。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例提供的一种单晶炉的结构示意图；
[0026]图2为本专利技术实施例中的内筒的结构示意图；
[0027]图3为本专利技术实施例中的内筒的截面示意图；
[0028]图4为本专利技术实施例中的隔热层的示意图；
[0029]图5为本专利技术实施例中的外筒的示意图；
[0030]图6为图5中A部分的放大示意图；
[0031]图7为本专利技术实施例中的密封挡块的示意图；
[0032]图8为本专利技术实施例中的晶体缺陷在晶棒纵向剖切面的分布示意图。
具体实施方式
[0033]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例的附图，对本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本专利技术的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0034]随着微电子产业制程的不断提升，对硅晶圆材料的品质有了更高的要求，而好的品质意味着要管控好晶棒中的晶体缺陷。晶棒中的晶体缺陷主要分为两大类，一类是由过饱和的间隙(interstitial)聚集而成的间隙型缺陷，这类缺陷不会影响MOS元器件栅极氧化物完整性(gate oxide integrity，简称GOI)；另一类是由空位(vacancies)聚集而成的空位型缺陷，这类生长缺陷对GOI的良率影响很大，常见的间隙型缺陷有COPs(crystal originated particles)、FPD(flow pattern defects)、LSTDs(laser scattering tomography defects)等。这些缺陷的生成与晶棒的轴向温度差G有关，而轴向温度差G可以根据热场的设计进行调节。
[0035]热场中关于导流筒的设计至关重要，其直接影响了晶棒轴向温度差G和晶棒边缘
处的轴向温度差与晶棒中心处的轴向温度差的差值ΔG的大小，进而影响晶棒中的缺陷类型和分布。在拉晶过程中，由于现有导流筒的局限性，导致液面大量热量传输到晶棒表面，这导致晶棒边缘区域的轴向温度变小，而晶棒中心区域的轴向温度差基本不变；进而使得ΔG增大，根据V/G理论，此时空位型缺陷会集聚生长，这将减少无缺陷的区域，不利于晶棒的无缺陷生长。
[0036]由此，如图1-5所示，本专利技术实施例提供一种组合套筒，所述组合套筒2设置于导流筒1内，可以包括：内筒21、隔热层22以及外筒23，其中，内筒21的最小内径大于晶棒3的直径，以便晶棒3可以通过内筒21的内部空间；而外筒23则套设于内筒21外，外筒23的一端形成有一圈外凸缘，所述外凸缘用于与导流筒1的底部搭接，也就是说，组合套筒2设置于导流筒1的底部，导流筒1的内径逐渐减少，组合套筒2可以通过外凸缘搭设在导流筒1的内壁实现限位固定；隔热层22则设置在内筒21和外筒23之间，隔热层22具有良好的隔热保温效果。通过设置组合套筒2在导流筒1的内底部，可以使得晶棒的轴向温度差G可调范围变广，继而使得晶棒边缘处的轴向温度差与晶棒中心处的轴向温度差的差值ΔG接近于理想值，从而获得无缺陷区域较大晶棒，由此提高生长得到的晶棒的整体品质。
[0037]如图2-3所示，在本专利技术的一些实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种组合套筒，其特征在于，设于导流筒内，包括：内筒，所述内筒的最小内径大于晶棒的直径；套设于所述内筒外的外筒，所述外筒的一端形成有外凸缘，所述外凸缘用于与导流筒的底部搭接；设置于所述内筒和所述外筒之间的隔热层。2.根据权利要求1所述的组合套筒，其特征在于，所述内筒的内径自一端向另一端逐渐减小。3.根据权利要求1所述的组合套筒，其特征在于，所述隔热层的侧壁均布有若干导热孔。4.根据权利要求1所述的组合套筒，其特征在于，所述外筒的外周面形成有若干环形凸纹，所述环形凸纹沿所述外筒的轴向间隔设置。5.根据权利要求1所述的组合套筒，其特征在于，所述内筒、所述隔热层以及所述外筒的同一侧部位开设有一监控缺口，所述监控缺口用于为晶棒直径监控装置提供监测通道。6.根据权利要求5所述的组合...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨文武，沈福哲，宋振亮，毛勤虎，
申请(专利权)人：西安奕斯伟硅片技术有限公司，
类型：发明
国别省市：