[发明专利]冷却装置、单晶炉和晶棒的冷却方法

说明书

本发明提供一种冷却装置、单晶炉和晶棒的冷却方法。冷却装置包括：第一冷却件、温度检测装置、驱动装置和控制装置。所述温度检测装置用于检测所述晶棒的温度信息。所述控制装置用于根据温度检测装置检测的温度信息，判断所述第一冷却件是否环绕所述晶棒上温度处于一预定温度区间的部分。所述控制装置还用于根据温度检测装置检测的温度信息控制驱动装置以驱动所述第一冷却件移动，以使所述第一冷却件环绕所述晶棒上温度处于一预定温度区间的部分。其中，所述晶棒的点缺陷析出长大的温度在所述预定温度区间内。本发明通过第一冷却件吸热冷却所述晶棒上温度处于一预定温度区间的部分，可以避免晶棒内的点缺陷析出长大形成微缺陷。

技术领域

本发明涉及单晶半导体材料生产设备技术领域，具体涉及冷却装置、单晶炉和晶棒的冷却方法。

背景技术

单晶半导体材料是半导体领域最常使用的材料。生产单晶半导体材料最常用的方法是丘克劳斯基法(Czochralski法，简称CZ法)，行业内又称为拉晶法或提拉法，采用CZ法制备单晶半导体材料的设备称为单晶炉。尽管CZ法能生长质量较好且用途广泛的单晶半导体材料，但是单晶半导体材料的质量仍然需要进一步改进。例如，采用单晶半导体材料制作集成电路时，影响集成电路的线宽进一步降低的主要原因之一是单晶半导体材料内存在的微缺陷。

发明人研究发现，单晶半导体材料内的微缺陷主要是单晶半导体材料在单晶炉内固化和冷却时形成的。图1是单晶半导体材料在长晶时的晶相结构示意图。参考图1，单晶半导体材料在靠近固液界面S处开始生长时，在单晶半导体材料内形成有点缺陷PD，这些点缺陷PD包括晶格空位和自间隙原子。随着单晶半导体材料的进一步生长，单晶半导体材料进一步冷却，在一温度区间内，单晶半导体材料内的点缺陷PD也逐渐析出形成微缺陷MD。随着单晶半导体材料再进一步生长，单晶半导体材料进一步冷却，微缺陷MD进一步长大。

因此，急需对单晶炉进行改进，以避免单晶半导体材料在生长的过程中点缺陷析出形成微缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种冷却装置、单晶炉和晶棒的冷却方法，以避免单晶半导体材料在生长的过程中点缺陷析出形成微缺陷的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种冷却装置，所述冷却装置用于冷却单晶炉中生长的晶棒，所述冷却装置包括：一第一冷却件，所述第一冷却件用于吸热；一温度检测装置，所述温度检测装置用于检测所述晶棒的温度信息；一驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述第一冷却件移动；一控制装置，所述控制装置分别与所述温度检测装置和所述驱动装置连接，所述控制装置用于接收所述温度检测装置发送的温度信息，所述控制装置用于根据接收的温度信息，判断所述第一冷却件是否环绕所述晶棒上温度处于一预定温度区间的部分，所述控制装置还用于根据接收的温度信息控制所述驱动装置驱动所述第一冷却件移动，以使所述第一冷却件环绕所述晶棒上温度处于一预定温度区间的部分，其中，所述晶棒的点缺陷析出长大的温度在所述预定温度区间内。

可选的，所述温度检测装置位于所述第一冷却件和所述晶棒之间。

可选的，所述温度检测装置为红外测温仪。

可选的，所述第一冷却件具有一第一内腔，所述第一内腔内填充有第一冷却剂。

可选的，所述冷却装置还包括一隔热件，所述隔热件套设在所述第一冷却件的外周面上，且所述隔热件与所述第一冷却件固定连接，所述隔热件用于隔热。

可选的，所述隔热件具有一第二内腔，所述隔热件的第二内腔内填充有保温材料。

可选的，所述隔热件的材质为耐火材料。

可选的，所述隔热件与所述第一冷却件通过石墨螺栓固定连接。

可选的，所述第一冷却剂为液体。

可选的，所述第一冷却剂为流动的水。