一种在直拉法拉制晶棒的过程中使用的导流筒及拉晶炉制造技术

本发明专利技术实施例公开了一种在直拉法拉制晶棒的过程中使用的导流筒及拉晶炉，所述导流筒的底部具有凹口，所述凹口用于通过所述导流筒绕自身的纵向轴线转动使在基准径向上流经熔体的液面的保护性气体的流量发生变化。能够通过该导流筒绕自身的纵向轴线转动来对拉制出的晶棒中的氧浓度进行控制。的晶棒中的氧浓度进行控制。的晶棒中的氧浓度进行控制。

【技术实现步骤摘要】
一种在直拉法拉制晶棒的过程中使用的导流筒及拉晶炉


[0001]本专利技术涉及半导体硅片生产领域，尤其涉及一种在直拉法拉制晶棒的过程中使用的导流筒及拉晶炉。

技术介绍

[0002]用于生产集成电路等半导体电子元器件的硅片，主要通过将直拉法拉制的单晶硅棒切片而制造出。直拉法包括使由石英制成的坩埚中的多晶硅熔化以获得硅熔体，将单晶晶种浸入硅熔体中，以及连续地提升晶种移动离开硅熔体表面，由此在移动过程中在相界面处生长出单晶硅棒。
[0003]拉制出的单晶硅棒中的氧浓度是影响硅片性能的重要因素。单晶硅棒中的氧能够增强硅片的强度，或者可以在硅片中形成体微缺陷(Bulk Micro Defect，BMD)，BMD的作用在于，能够吸收加工过程中产生的金属杂质。然而，氧沉淀也可能会破坏电子器件的性能，例如容易导致漏电流及器件的击穿等危害。因此，对于具有不同用途的电子器件，对其氧含量的大小及分布情况也有着不同的要求，而且这些要求是相对苛刻的，这使得要在晶体生长中能够更好地控制晶体内的氧的含量。
[0004]单晶硅棒中的氧主要来自石英坩埚的熔解，其熔解速度与温度及熔体对流情况相关。目前通常通过控制对石英坩埚的加热温度来控制拉制出的单晶硅棒中的氧的浓度，但另一方面，石英坩埚的加热温度又应当满足比如生产效率的要求，由此导致单晶硅棒中的氧浓度要求与比如生产效率要求之间产生干涉。因此，如何提供一种与石英坩埚的加热温度控制不同的方式来控制拉制出的单晶硅棒中的氧浓度成为本领域亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术实施例期望提供一种在直拉法拉制晶棒的过程中使用的导流筒及拉晶炉，能够实现以与对石英坩埚的加热温度进行控制不同的方式来控制拉制出的单晶硅棒中的氧浓度。
[0006]本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0007]第一方面，本专利技术实施例提供了一种在直拉法拉制晶棒的过程中使用的导流筒，其特征在于，所述导流筒的底部具有凹口，所述凹口用于通过所述导流筒绕自身的纵向轴线转动使在基准径向上流经熔体的液面的保护性气体的流量发生变化。
[0008]在施加至熔体的水平磁场的方向为上述的基准径向的情况下，当导流筒处于凹口在竖向上与熔体的液面中与水平磁场平行的径向相对的位置时，在水平磁场的方向上，保护性气体会经由导流筒的底部的凹口流动，因此流量会相对较大，由此会促进熔体中的氧的挥发，导致更少的氧到达晶棒与熔体之间的固液界面处，使晶棒中的氧浓度减小，而当导流筒处于凹口在竖向上不与熔体的液面中与水平磁场平行的径向相对的位置时，在水平磁场的方向上，保护性气体无法经由导流筒的底部的凹口流动，只能经由导流筒的底部中未形成有凹口的部分与熔体的液面之间的间隙流动，因此流量会相对较小，由此会抑制熔体
中的氧的挥发，导致更多的氧到达晶棒与熔体之间的固液界面处，使晶棒中的氧浓度增大。
[0009]优选地，所述凹口的数量为两个并且在所述导流筒的径向上对置。
[0010]由于对于熔体中的氧的挥发而言，能够受到流经熔体的液面的保护性气体的流量影响的区域是存在于整个径向上的，因此，两个径向上对置的凹口能够充分利用这样的区域，比如在需要使拉制出的晶棒中的氧浓度较低的情况下，与导流筒仅具有单个凹口相比，导流筒具有两个径向上对置的凹口更加能够促使氧从熔体中挥发进而将氧浓度降低。
[0011]优选地，所述导流筒被设置成使得两个所述凹口之间的连接线与施加至所述熔体的水平磁场平行。
[0012]在这种情况下，对于流经熔体的液面的保护性气体而言，在与水平磁场平行的方向上，流量是最大的，因为保护性气体能够经由导流筒的底部的凹口流动，或者说，在导流筒的整个周向上，底部中形成有凹口的部分与熔体的液面之间的间隙是最大的，由此能够获得氧浓度尽可能低的晶棒。
[0013]并且在这种情况下，最大程度地减小了晶棒在周向上的氧浓度的不均匀性。
[0014]优选地，所述导流筒被设置成使得两个所述凹口之间的连接线与施加至所述熔体的水平磁场垂直。
[0015]在这种情况下，对于流经熔体的液面的保护性气体而言，在与水平磁场平行的方向上，流量是最小的，因为保护性气体只能够经由导流筒的底部中未形成有凹口的部分与熔体的液面之间的间隙流动，或者说只能够经由导流筒的底部中相对于凹口为凸起的部分与熔体的液面之间的间隙流动，而这个间隙在导流筒的整个周向上是最小的，由此能够获得氧浓度尽可能高的晶棒。
[0016]优选地，所述凹口呈矩形。这样，对于流经熔体的液面的保护性气体而言，在比如需要精确计算导流筒的周向上的不同位置处的流量值时，能够使计算过程简化。
[0017]优选地，所述凹口朝向所述导流筒的底部渐扩。这样，在凹口通过去除材料获得的情况下，能够使具有凹口的导流筒更容易制造出。
[0018]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种在直拉法拉制晶棒的过程中使用的拉晶炉，所述拉晶炉包括根据第一方面所述的导流筒。
[0019]优选地，所述拉晶炉还包括：
[0020]炉体，所述炉体限定出炉体空腔；
[0021]坩埚，所述坩埚设置在所述炉体空腔中，所述熔体容纳在所述坩埚中。
[0022]优选地，所述拉晶炉还包括加热器，所述加热器设置在所述炉体空腔中并且设置在所述坩埚的外周以对所述坩埚进行加热，从而使容纳在所述坩埚中的固态原料熔化成所述熔体。
[0023]优选地，所述拉晶炉还包括保温元件，所述保温元件设置在所述炉体的内壁处以抑制所述坩埚加热器产生的热量经由所述炉体散失。
附图说明
[0024]图1为常规的用于拉制晶棒的拉晶炉的结构示意图；
[0025]图2为在图1中示出的加热器和水平磁场的共同作用下熔体流动的迹线的示意图；
[0026]图3为根据本专利技术的实施例的在直拉法拉制晶棒的过程中使用的导流筒的立体示
意图；
[0027]图4为根据本专利技术的实施例的导流筒相对于水平磁场处于第一位置时的截面示意图；
[0028]图5为根据本专利技术的实施例的导流筒相对于水平磁场处于第二位置时的截面示意图；
[0029]图6为在图1中示出的加热器的作用下熔体在与液面平行的平面中的温度分布示意图；
[0030]图7为根据本专利技术的另一实施例的在直拉法拉制晶棒的过程中使用的导流筒的正视示意图；
[0031]图8为为根据本专利技术的实施例的在直拉法拉制晶棒的过程中使用的拉晶炉的结构示意图。
具体实施方式
[0032]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0033]首先参见图1，其示出了常规的用于拉制晶棒R的拉晶炉1A。该拉晶炉主要可以包括：炉体20A；坩埚30A，该坩埚30A设置在炉体20A内部并用于容纳熔体M；加热器40A，该加热器40A用于对坩埚30A进行加热以将比如固态多晶硅之类的固态原材料熔化成熔体M以及使熔体M保持所需要的温度；导流筒10A，该导流筒10A用于将图1中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在直拉法拉制晶棒的过程中使用的导流筒，其特征在于，所述导流筒的底部具有凹口，所述凹口用于通过所述导流筒绕自身的纵向轴线转动使在基准径向上流经熔体的液面的保护性气体的流量发生变化。2.根据权利要求1所述的导流筒，其特征在于，所述凹口的数量为两个并且在所述导流筒的径向上对置。3.根据权利要求2所述的导流筒，其特征在于，所述导流筒被设置成使得两个所述凹口之间的连接线与施加至所述熔体的水平磁场平行。4.根据权利要求2所述的导流筒，其特征在于，所述导流筒被设置成使得两个所述凹口之间的连接线与施加至所述熔体的水平磁场垂直。5.根据权利要求1至4中任一项所述的导流筒，其特征在于，所述凹口呈矩形。6.根据权利要求1至4中任一项所述的导流筒，其特征在于，所述凹口...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋少杰，
申请(专利权)人：西安奕斯伟材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：