CN211112314U

CN211112314U - 导流筒

Info

Publication number: CN211112314U
Application number: CN201922144033.4U
Authority: CN
Inventors: 薛抗美
Original assignee: Xuzhou Xinjing Semiconductor Technology Co Ltd
Current assignee: Zhonghuan Leading Xuzhou Semiconductor Materials Co ltd; Zhonghuan Advanced Semiconductor Materials Co Ltd
Priority date: 2019-12-03
Filing date: 2019-12-03
Publication date: 2020-07-28
Anticipated expiration: 2029-12-03

Abstract

本申请提供了一种导流筒，该导流筒具有多个沿预定方向分布的冷却段，任意两个冷却段内的导热系数不同，预定方向为导流筒的高度方向。该导流筒可以实现分段控制晶棒的冷却速率，在晶棒生长过程中形成温度分布合适的热场，避免晶棒的径向温度梯度差异较大，进而减少晶体的缺陷。

Description

导流筒

技术领域

本申请涉及半导体领域，具体而言，涉及一种导流筒。

背景技术

随着半导体芯片工艺的快速进展，器件的最小线宽越来越小，对抛光硅片的本质缺陷大小与浓度的要求也来越严格。传统的低密度缺陷(Low COP)抛光硅片，已经无法满足最小线宽30nm以下的先进半导体工艺。

导流筒作为单晶硅拉制生产过程中热场系统中的关键部件，在拉制无缺陷晶体过程中，有着重要的作用。传统制备低密度缺陷(Low COP)单晶硅的工艺中，导流筒无法针对不同的温度段提供不同冷却速率，导致无法控制本质缺陷在不同温度段的形核、生长，无法拉出无缺陷晶体。

实用新型内容

本申请的主要目的在于提供一种导流筒，以解决现有技术中导流筒无法针对不同的温度段提供不同冷却速率的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种导流筒，所述导流筒具有多个沿预定方向分布的冷却段，任意两个所述冷却段内的导热系数不同，所述预定方向为所述导流筒的高度方向。

进一步地，所述导流筒包括壳体和多种隔热材料，所述壳体具有腔体，多种所述隔热材料设置在所述腔体内，不同的所述冷却段中的隔热材料不同。

进一步地，所述壳体包括：第一结构；第二结构，与所述第一结构连接，所述第一结构和所述第二结构围设形成所述腔体。

进一步地，所述导流筒还包括：多个阻隔结构，多个所述阻隔结构间隔地设置在所述腔体内，将所述腔体隔成多个冷却腔，所述隔热材料位于所述冷却腔内，使得多个所述冷却腔形成多个所述冷却段。

进一步地，所述隔热材料为隔热硬毡，位于不同的所述冷却腔内的所述隔热硬毡的导热系数不同。

进一步地，所述第一结构包括第一结构层和边沿部，所述边沿部与所述第一结构层连接，且所述边沿部突出于所述第一结构层。

进一步地，所述导流筒还包括：热反射层，设置在至少部分所述壳体的外表面。

进一步地，所述热反射层为石墨层。

进一步地，所述第一结构的材料和/或所述第二结构的材料为石墨。

进一步地，所述导流筒具有沿所述预定方向分布的第一开口和第二开口，所述第一开口的直径小于或者等于370mm，所述第二开口的直径大于所述第一开口的直径。

进一步地，所述导流筒的厚度大于或者等于150mm。

进一步地，所述导流筒具有三个或者四个所述冷却段。

进一步地，任意相邻的两个所述冷却段连接。

应用本申请的技术方案，上述导流筒中，导流筒具有多个沿其高度方向分布的冷却段，并且任意两个冷却段内的导热系数不同，从而可以实现分段控制晶棒的冷却速率，在晶棒生长过程中形成温度分布合适的热场，避免晶棒的径向温度梯度差异较大，进而减少晶体的缺陷。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本申请的一种实施例的导流筒的结构示意图；

图2示出了根据本申请的一种实施例的导流筒的爆炸图；以及

图3示出了根据本申请的另一种实施例的导流筒的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、导流筒；11、第一结构；12、第二结构；13、阻隔结构；14、冷却腔；15、隔热材料；16、第一开口；17、第二开口；18、螺栓；111、第一结构层；112、边沿部；121、第二结构层；122、底部。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

应该理解的是，当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“连接”至该另一元件。

正如背景技术所介绍的，现有技术中导流筒无法针对不同的温度段提供不同冷却速率的问题，为了解决如上问题，本申请提出了一种导流筒。

图1是根据本申请的实施例的导流筒的结构示意图。如图1所示，上述导流筒10具有多个沿预定方向分布的冷却段，任意两个上述冷却段内的导热系数不同，上述预定方向为上述导流筒10的高度方向。

上述导流筒中，导流筒具有多个沿其高度方向分布的冷却段，并且任意两个冷却段内的导热系数不同，从而可以实现分段控制晶棒的冷却速率，在晶棒生长过程中形成温度分布合适的热场，避免晶棒的径向温度梯度差异较大，进而减少晶体的缺陷。

本申请中的具有多个冷却段的导流筒可以为任何可行的结构，本领域技术人员可以根据实际情况可以构造任何合适的结构。

为了进一步保证任意两个冷却段内的导热系数不同，本申请的一种具体的实施例中，如图2所示，上述导流筒10包括壳体和多种隔热材料15，上述壳体具有腔体，多种上述隔热材料15设置在上述腔体内，不同的上述冷却段中的隔热材料不同。由于不同的隔热材料的导热系数不同，从而保证任意两个冷却段内的导热系数不同。

具体地，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的隔热材料，在保证任意两个冷却段内的导热系数不同的前提下，使得各冷却段具有合适的导热系数，精确控制晶棒的冷却速率，在晶棒生长过程中形成温度分布合适的热场，进一步减少晶体的缺陷。

本申请的一种实施例中，如图2所示，上述壳体包括第一结构11和第二结构12，其中，第二结构12与上述第一结构11连接，上述第一结构11和上述第二结构12围设形成上述腔体。具体地，上述第一结构和上述第二结构可以为两个直径不同的圆筒，当然，上述第一结构和上述第二结构还可以为形成上述腔体的任何结构，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的第一结构和第二结构。

本申请的一种具体的实施例中，如图2所示，上述导流筒10还包括多个阻隔结构13，多个上述阻隔结构13间隔地设置在上述腔体内，将上述腔体隔成多个冷却腔，上述隔热材料15位于上述冷却腔内，使得多个上述冷却腔形成多个上述冷却段。上述阻隔材料可以阻隔冷却段之间的热传导，从而进一步保证热场在导流筒的高度方向具有温度梯度，进一步保证热场的温度分布合理，使得晶棒的缺陷浓度小。

具体地，如图1所示，三个上述阻隔结构间隔地设置在第一结构和第二结构围设形成上述腔体内，将上述腔体隔成四个冷却腔14，隔热材料位于冷却腔14内，使得四个冷却腔14形成四个冷却段。

当然，本申请的冷却腔并不限于上述的以第一结构和第二结构形成的方式，还可以为其他的形成方式，本申请的另一种实施例中，任意相邻的两个上述冷却段连接，连接的具体方式可以根据实际情况来设置，比如可以为铆接、卡接，粘结或者螺纹连接等方式。当然，对于每种不同的连接方式对应有不同的连接结构，具体可以根据实际情况来设置，例如，如图3所示，任意相邻的两个冷却段之间通过螺栓18连接。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际情况选择冷却段的壳体材料，例如，如图3所示，导流筒包括三个冷却段，一个冷却段的壳体材料为石墨，一个冷却段的壳体材料为钼，一个冷却段的壳体材料为钨。

本申请的一种实施例中，如图1所示，上述隔热材料为隔热硬毡，位于不同的上述冷却腔14内的上述隔热硬毡的导热系数不同。当然，上述隔热材料也不限于隔热硬毡，本领域技术人员还可以根据实际情况选择合适的隔热材料。

具体地，上述隔热材料包括隔热硬毡和隔热软毡，且隔热材料有多层，通过调整隔热硬毡和隔热软毡的组合，从而改变隔热材料的导热系数，进而调整晶棒经过冷却段的冷却速率。

本申请的一种具体的实施例中，如图2所示，上述第一结构11包括第一结构层111和边沿部112，其中，上述边沿部112与上述第一结构层111连接，且上述边沿部112突出于上述第一结构层111。突出于第一结构层的边沿部使得导流筒方便安装。

本申请的一种具体的实施例中，如图2所示，上述第二结构12包括第二结构层121和底部122，其中，上述底部122与上述第二结构层121连接，且上述底部122突出于上述第二结构层121。上述底部使得导流筒设置方便放置，比较稳定。

本申请的一种实施例中，上述导流筒还包括热反射层，设置在至少部分上述壳体的外表面。具体地，热反射层可以增加热反射能力，从而降低晶棒的径向的温度梯度的差异，进一步减少晶体的缺陷。

本申请的一种具体的实施例中，上述热反射层为石墨层。需要说明的是，石墨层可以使得热反射能力增加50％，本领域技术人员还可以根据实际情况选择其他合适的热反射层。

为了维持各冷却段的冷却速率恒定，本申请的一种实施例中，上述第一结构的材料和/或上述第二结构的材料为石墨。具体有三种情况，第一种情况，仅第一结构的材料为石墨；第二种情况，仅第二结构的材料为石墨，第三种情况，第一结构和第二结构的材料均为石墨。上述石墨可以使得第一结构或者述第二结构实现均匀散热，从而维持各冷却段的冷却速率恒定，进一步降低晶棒的径向温度梯度差异。

当然，本申请的上述第一结构的材料和/或上述第二结构的材料并不限于石墨，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的材料。

为了进一步在导流筒的高度方向形成较合理的温度梯度，从而提高导流筒对晶棒的冷却效果，本申请的一种实施例中，如图1所示，上述导流筒10具有沿上述预定方向分布的第一开口16和第二开口17，上述第一开口16的直径小于或者等于370mm，上述第二开口17的直径大于上述第一开口16的直径。上述导流筒中，在导流筒的高度方向上，导流筒与坩埚的距离逐渐增大，使得热场在导流筒的高度方向形成温度梯度，从而提高导流筒对晶棒的冷却效果。需要说明的是，上述第一开口为底部围成的开口，上述第二开口为边沿部围成的开口。

当然，本申请的第一开口和第二开口的直径并不限于上述的数值范围，还可以为其他合理的范围，具体可以根据不同的导流筒的大小来设置。

本申请的一种实施例中，如图1所示，上述导流筒10的厚度大于或者等于150mm，这样可以提高导流筒的隔热能力，从而降低晶棒的径向温度梯度的差异，进一步减少晶体的缺陷。

本申请的一种实施例中，上述导流筒具有三个或者四个上述冷却段。例如，如图1所示，导流筒具有四个冷却段。当然，导流筒的冷却段不限于三个或者四个，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的冷却段数目。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种导流筒，其特征在于，所述导流筒(10)具有多个沿预定方向分布的冷却段，任意两个所述冷却段内的导热系数不同，所述预定方向为所述导流筒(10)的高度方向。

2.根据权利要求1所述的导流筒，其特征在于，所述导流筒(10)包括壳体和多种隔热材料(15)，所述壳体具有腔体，多种所述隔热材料(15)设置在所述腔体内，不同的所述冷却段中的隔热材料(15)不同。

3.根据权利要求2所述的导流筒，其特征在于，所述壳体包括：

第一结构(11)；

第二结构(12)，与所述第一结构(11)连接，所述第一结构(11)和所述第二结构(12)围设形成所述腔体。

4.根据权利要求2或3所述的导流筒，其特征在于，所述导流筒(10)还包括：

多个阻隔结构(13)，多个所述阻隔结构(13)间隔地设置在所述腔体内，将所述腔体隔成多个冷却腔(14)，所述隔热材料(15)位于所述冷却腔(14)内，使得多个所述冷却腔(14)形成多个所述冷却段。

5.根据权利要求4所述的导流筒，其特征在于，所述隔热材料(15)为隔热硬毡，位于不同的所述冷却腔(14)内的所述隔热硬毡的导热系数不同。

6.根据权利要求3所述的导流筒，其特征在于，所述第一结构(11)包括第一结构层(111)和边沿部(112)，所述边沿部(112)与所述第一结构层(111)连接，且所述边沿部(112)突出于所述第一结构层(111)。

7.根据权利要求2所述的导流筒，其特征在于，所述导流筒(10)还包括：

热反射层，设置在至少部分所述壳体的外表面。

8.根据权利要求7所述的导流筒，其特征在于，所述热反射层为石墨层。

9.根据权利要求3所述的导流筒，其特征在于，所述第一结构(11)的材料和/或所述第二结构(12)的材料为石墨。

10.根据权利要求1所述的导流筒，其特征在于，所述导流筒(10)具有沿所述预定方向分布的第一开口和第二开口，所述第一开口的直径小于或者等于370mm，所述第二开口的直径大于所述第一开口的直径。

11.根据权利要求1所述的导流筒，其特征在于，所述导流筒(10)的厚度大于或者等于150mm。

12.根据权利要求1所述的导流筒，其特征在于，所述导流筒(10)具有三个或者四个所述冷却段。

13.根据权利要求1或2所述的导流筒，其特征在于，任意相邻的两个所述冷却段连接。