[发明专利]水冷套装置和单晶炉

说明书

本发明涉及一种水冷套装置和单晶炉，水冷套装置包括筒状本体，筒状本体的底部设置与筒状本体内部连通的调节套筒，调节套筒包括与筒状本体连接的第一端，和与第一端相对的第二端，从第一端到第二端，调节套筒在筒状本体的径向方向上截面的面积逐渐减小。通过调节套筒的设置，阻挡筒状本体下方热量传输到水冷套内部空间，有效阻挡热量的自下而上的散失。且调节套筒在筒状本体的径向方向上截面的面积逐渐减小，当惰性气体流从拉晶炉上方吹撒流经调节套筒时，流速变大，保证了惰性气体流与晶棒的充分接触，提高了晶棒的冷却速率，很好地调节晶棒的纵向和径向温梯，控制晶棒中缺陷的反应速率，调节缺陷分布，拉制不同类型的晶棒。

技术领域

本发明涉及单晶硅产品制作技术领域，尤其涉及一种水冷套装置和单晶炉。

背景技术

随着半导体先进制程地不断提高，对半导体晶圆的品质要求越来越高，而对于晶圆的品质，拉晶工艺对晶圆核心品质的影响非常大，如氧含量、BMD(Bulk Micro Defects)、层错、COPs(crystal originated particles)、FPD(flow pattern defects)、LSTDs(laserscattering tomography defects)等品质都与拉晶工艺有密切关系。

晶棒生长过程中所经历的热历史很大程度上影响着晶棒的整体品质，而热历史主要受晶棒的纵向和轴向温度梯度影响，拉晶炉的结构部件对温梯的影响很大，这其中非常重要的一个部件就是水冷套，其很大程度上改变了晶棒的纵向和横向温度梯度，提高了晶棒的冷却速率，进而影响晶棒的拉制速率。相关技术中水冷套为圆筒状，这极大地限制了其对晶棒轴向和纵向的温度调节，晶棒的晶体缺陷不能很好地管控，如调节能力受限导致晶棒中心热量不能很好地传导出，造成过大的内应力累积，进而导致错排产生，这极大地影响了晶棒的品质，尤其对于外延产品在进行外延沉积工艺时层错会造成沉积的不均匀，甚至会造成沉积失效。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种水冷套装置和单晶炉，解决晶棒轴向和纵向的温度调节受限的问题。

为了达到上述目的，本发明实施例采用的技术方案是：一种水冷套装置，包括筒状本体，所述筒状本体的底部设置与所述筒状本体内部连通的调节套筒，所述调节套筒包括与所述筒状本体连接的第一端，和与所述第一端相对的第二端，从所述第一端到所述第二端，所述调节套筒在所述筒状本体的径向方向上截面的面积逐渐减小。

可选的，所述调节套筒的内表面为曲面。

可选的，所述调节套筒在所述筒状本体的轴向方向上的截面的形状呈抛物线形状。

可选的，在所述筒状本体的轴向方向上，所述调节套筒包括靠近所述筒状本体的第一部分和与所述第一部分相邻的第二部分，所述第二部分的外表面内凹形成凹部。

可选的，所述调节套筒的内表面设置有吸热层。

可选的，所述吸热层包括靠近所述调节套筒的第一层和远离所述调节套筒的第二层，所述第一层为石墨材质与所述调节套筒的内壁发生化学反应形成的过渡层。

可选的，所述第一层为C+SiC复合过渡涂层，所述第二层为SiC涂层。

可选的，所述吸热层的厚度为130±15微米。

可选的，所述调节套筒的外表面设置有隔热层。

可选的，所述隔热层包括靠近所述调节套筒的第三层和远离所述调节套筒的第四层，所述第三层为石墨材质与所述调节套筒的外壁发生化学反应形成的过渡层。

可选的，所述第三层为C+SiC复合过渡涂层，所述第四层为SiC涂层。

可选的，所述隔热层的厚度为160±15微米。