水冷套和单晶炉制造技术

本发明专利技术涉及一种水冷套，应用于单晶炉内，所述水冷套呈筒状结构，沿着所述水冷套的周向方向，所述水冷套的侧壁上设置有多个通孔，以提供使得惰性气体吹入的气体通道，并阻挡从单晶炉内的硅熔液挥发出的气体上升。本发明专利技术还涉及一种单晶炉。沿着所述水冷套的周向方向，所述水冷套的侧壁上设置有多个通孔，以提供使得惰性气体吹入的气体通道，所述水冷套位于坩埚的上方，通过惰性气体的吹扫，可以阻挡从单晶炉内的硅熔液挥发出的气体上升，进而避免该气体与坩埚上方的石墨部件发生反应，进一步的避免一氧化碳气体的产生，从而提升晶棒质量。从而提升晶棒质量。从而提升晶棒质量。

【技术实现步骤摘要】
水冷套和单晶炉


[0001]本专利技术涉及半导体硅片制作
，尤其涉及一种水冷套和单晶炉。

技术介绍

[0002]单晶硅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通过直拉法制成的。在该方法中，通过将固态的多晶硅硅料放置在坩埚内并对坩埚进行加热使其中的多晶硅料融化，在直拉单晶硅棒过程中，首先让籽晶和熔融硅接触，使固液界面处的熔融硅沿着籽晶冷却结晶，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/或硅溶液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，即完成了单晶硅棒的生长。
[0003]在拉晶过程中，对拉制出的晶棒的热量散发产生影响的热场是非常重要的，因为热场会对晶棒的温度梯度产生直接的影响，而晶棒的温度梯度是晶棒品质最为关键的决定性因素。
[0004]在拉晶过程中，需要对坩埚进行加热使其中的多晶硅料融化，在高温下，石英坩埚的内表面会与硅溶液产生反应产生一氧化硅，一氧化硅气体上浮与坩埚上方的石墨部件反应生成一氧化碳气体，该气体在吹撒作用下会再次溶解到硅溶液中，从而浸入至晶棒中形成Pin Hole(疏孔)，还会导致晶棒中碳含量超标。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种水冷套和单晶炉，解决由于石英坩埚与硅溶液反应产生的一氧化硅上浮造成的晶棒质量问题。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术实施例采用的技术方案是：一种水冷套，应用于单晶炉内，所述水冷套呈筒状结构，沿着所述水冷套的周向方向，所述水冷套的侧壁上设置有多个通孔，以提供使得惰性气体吹入的气体通道，并阻挡从单晶炉内的硅熔液挥发出的气体上升。
[0007]可选的，沿所述水冷套的轴向方向，在所述水冷套的侧壁上间隔设置有至少两圈所述通孔。
[0008]可选的，所述通孔内设置有调节结构，用于调节所述气体通道的开度和/或调节所述气体通道的延伸方向。
[0009]可选的，所述调节结构包括可转动的设置于所述通孔处的半球形遮挡件，所述半球形遮挡件通过一传动轴与驱动部件传动连接，且所述传动轴可移动的设置于所述通孔的侧壁和所述半球形遮挡件的侧壁之间，在所述驱动部件的驱动下，所述传动轴沿其轴向方向移动，以带动所述半球形遮挡件转动。
[0010]可选的，所述半球形遮挡件的外周面上设置有容纳所述传动轴的弧形凹槽，和/或所述通孔的内壁上设置有容纳所述传动轴的容纳槽，所述传动轴和所述半球形遮挡件之间
采用过盈配合的方式连接。
[0011]可选的，沿所述容纳槽的延伸方向，所述容纳槽内并排设置有多个第一齿轮槽，所述传动轴上设置有与所述第一齿轮槽啮合的多个第二齿轮槽。
[0012]可选的，在所述传动轴的径向方向上，所述通孔的相对的两个内侧壁上对称设置有两个连接杆，所述半球形遮挡件可转动的连接于所述连接杆上。
[0013]可选的，所述半球形遮挡件为空心结构。
[0014]可选的，在所述水冷套的轴向方向上，所述水冷套包括靠近所述单晶炉的顶端的第一端，所述第一端设置有凸缘，以与用于控制所述水冷套升降的升降结构连接。
[0015]可选的，在所述水冷套的轴向方向上，所述水冷套包括远离所述单晶炉的顶端的第二端，所述第二端设置有气体检测结构，用于检测朝向所述水冷套上升的气体的成分以及含量；
[0016]所述调节结构根据所述气体检测结构的结果控制所述气体通道的开度。
[0017]本专利技术实施例还提供一种单晶炉，包括上述的水冷套，以及用于控制所述水冷套升降的升降结构。
[0018]本专利技术的有益效果是：沿着所述水冷套的周向方向，所述水冷套的侧壁上设置有多个通孔，以提供使得惰性气体吹入的气体通道，所述水冷套位于坩埚的上方，通过惰性气体的吹扫，可以阻挡从单晶炉内的硅熔液挥发出的气体上升，进而避免该气体与坩埚上方的石墨部件发生反应，进一步的避免一氧化碳气体的产生，从而提升晶棒质量。
附图说明
[0019]图1表示本专利技术实施例中的水冷套的示意图；
[0020]图2表示本专利技术实施例中的调节结构的示意图。
具体实施方式
[0021]为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开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公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
[0022]除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
[0023]在拉晶过程中，需要对坩埚进行加热使其中的多晶硅料融化，在高温下，石英坩埚的内表面会与硅溶液产生反应产生一氧化硅，一氧化硅气体上浮与坩埚上方的石墨部件反
应生成一氧化碳气体，该气体在吹撒作用下会再次溶解到硅溶液中，从而浸入至晶棒中形成Pin Hole(疏孔)，这种缺陷很大程度上影响后端芯片电路的刻蚀，增加漏电机率，影响产品良率。
[0024]且氧化硅气体上浮与坩埚上方的石墨部件反应生成一氧化碳气体，该气体在吹撒作用下会再次溶解到硅溶液中，从而浸入至晶棒中还会导致晶棒中碳含量超标。
[0025]参考图1，针对上述问题本实施例提供一种水冷套1，应用于单晶炉内，其特征在于，所述水冷套1呈筒状结构，沿着所述水冷套1的周向方向，所述水冷套1的侧壁上设置有多个通孔2，以提供使得惰性气体吹入的气体通道，并阻挡从单晶炉内的硅熔液挥发出的气体上升。
[0026]在所述水冷套1的侧壁上设置所述通孔2，从而可以通过所述通孔2向所述水冷套1的内部吹入惰性气体，从而形成阻挡石英坩埚4内表面和硅溶液发生反应产生的一氧化硅气体上浮的屏障，进而避免一氧化硅与石英坩埚4上方的石墨部件发生反应产生一氧化碳气体，进一步的避免了一氧化碳气体对晶棒3的影响，避免疏孔的产生，减少晶棒3中的碳含量，提升晶棒3质量。
[0027]需要说明的是，为了实现对气体上浮的阻挡作用，所述惰性气体的流向平行于所述水冷套1的径向方向，或者所述惰性气体的流向朝向所述水冷套1的内部的下方，即所述惰性气体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水冷套，应用于单晶炉内，其特征在于，所述水冷套呈筒状结构，沿着所述水冷套的周向方向，所述水冷套的侧壁上设置有多个通孔，以提供使得惰性气体吹入的气体通道，并阻挡从单晶炉内的硅熔液挥发出的气体上升。2.根据权利要求1所述的水冷套，其特征在于，沿所述水冷套的轴向方向，在所述水冷套的侧壁上间隔设置有至少两圈所述通孔。3.根据权利要求1所述的水冷套，其特征在于，所述通孔内设置有调节结构，用于调节所述气体通道的开度和/或调节所述气体通道的延伸方向。4.根据权利要求3所述的水冷套，其特征在于，所述调节结构包括可转动的设置于所述通孔处的半球形遮挡件，所述半球形遮挡件通过一传动轴与驱动部件传动连接，且所述传动轴可移动的设置于所述通孔的侧壁和所述半球形遮挡件的侧壁之间，在所述驱动部件的驱动下，所述传动轴沿其轴向方向移动，以带动所述半球形遮挡件转动。5.根据权利要求4所述的水冷套，其特征在于，所述半球形遮挡件的外周面上设置有容纳所述传动轴的弧形凹槽，和/或所述通孔的内壁上设置有容纳所述传动轴的容纳槽，所述传动轴和所述半球形遮挡件之间采用过盈配合的方式连接。6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨文武，梁万亮，
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：