CN112267147B - 单晶炉热场加热器及单晶炉 - Google Patents
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Abstract
本公开实施例提供了一种单晶炉热场加热器及单晶炉，所述单晶炉热场加热器包括：边部主加热器及辅助加热器，所述边部主加热器和所述辅助加热器均为两端开口的筒状结构，所述边部主加热器和所述辅助加热器均包括相对的顶部开口端和底部开口端；所述辅助加热器套设于所述边部主加热器外，且所述辅助加热器的顶部开口端伸出所述边部主加热器的顶部开口端外。本公开实施例提供的单晶炉热场加热器及单晶炉，具有加热效果好、升温快、热场温度稳定等特点，有利于长晶过程中晶棒的无缺陷生长，提高晶棒的良率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体晶圆技术领域，尤其涉及一种单晶炉热场加热器及单晶 炉。
背景技术
拉制单晶硅时，需要使用单晶炉，在特制石英坩埚中，将多晶硅原料融化， 然后使用籽晶拉制单晶硅晶棒。随着半导体硅晶圆品质的不断提高，对拉晶过 程中晶棒的晶体缺陷有了更高的管控要求。单晶炉的内部结构形成热场(Hot Zone)，而热场的结构及性能直接影响着晶棒的品质，因此热场的设计至关重 要。
对于一个单晶炉来说，加热器的设计是热场设计的核心之一。加热器分为 主加热器和底部加热器，主加热器也称为边部加热器，设置在坩埚的侧面，底 部加热器设置在坩埚的底部。其中边部主加热器承担着单晶炉的主要热量输出， 在多晶硅料熔化阶段和后期晶棒长晶(body)阶段都起着重要的作用，其形状 及加热区域的大小直接影响着拉晶炉温度场，进而影响晶棒的品质。
但是，相关技术中热场内的边部主加热器的加热区域很小，加热不均匀， 在保证温度场一定的情况下，耗电量会增加，这不利于成本节约；并且，边部 主加热器通常都是电阻加热器，其升温比较慢，加热响应时间较长，在化料阶 段耗时较长，这极大地增加了时间成本，同时一个电阻加热器很难保证熔硅液 面固、液、气三相点的温度场的稳定性，温度场的不稳定将导致局部热冲击的 形成，这不利于晶棒的无缺陷生长。
发明内容
为了解决上述技术问题，本公开实施例提供了一种单晶炉热场加热器及单 晶炉，具有加热效果好、升温快、热场温度稳定等特点，有利于长晶过程中晶 棒的无缺陷生长，提高晶棒的良率。
本公开实施例所提供的技术方案如下：
一种单晶炉热场加热器，包括：边部主加热器及辅助加热器，所述边部主 加热器和所述辅助加热器均为两端开口的筒状结构，所述边部主加热器和所述 辅助加热器均包括相对的顶部开口端和底部开口端；所述辅助加热器套设于所 述边部主加热器外，且所述辅助加热器的顶部开口端伸出所述边部主加热器的 顶部开口端外。
示例性的，所述辅助加热器包括：
保护壳体，所述保护壳体环绕所述边部主加热器设置；
电磁感应线圈，所述电磁感应线圈容置于所述保护壳体内。
示例性的，所述保护壳体包括：相互扣合的内壳体和外壳体，所述内壳体 和所述外壳体均呈筒状，所述内壳体罩设在所述边部主加热器的外周侧，所述 外壳体套设在所述内壳体外，并与所述内壳体之间形成空腔；所述内壳体包括 与所述外壳体配合形成所述空腔的第一内侧壁，所述电磁感应线圈容置于所述 空腔内，且所述电磁感应线圈从所述内壳体的顶部开口端向所述内壳体的底部 开口端、呈螺旋状缠绕于所述第一内侧壁上，且所述电磁感应线圈的两端分别 伸至所述保护壳体外。
示例性的，所述内壳体的顶部开口端设有台阶状的第一边沿，所述外壳体 的顶部开口端边缘设有台阶状的第二边沿，所述第一边沿和所述第二边沿的台 阶结构相互搭接；所述内壳体的底部开口端边缘设有台阶状的第三边沿，所述 外壳体的底部开口端边缘设有台阶状的第四边沿，所述第三边沿和所述第四边 沿的台阶结构相互搭接。
示例性的，所述电磁感应线圈包括多个螺圈；所述内壳体的第一内侧壁上 设有多个第一支撑体，相邻两个所述螺圈之间设置一个所述第一支撑体。
示例性的，所述边部主加热器包括：
加热器主体，所述加热器主体呈第一筒状结构；
及，绝缘保护罩，所述绝缘保护罩为筒状罩体，罩设于所述加热器主体外， 且至少覆盖住所述加热器主体的顶部开口端、所述加热器主体的底部开口端和 所述加热器主体的外周面。
示例性的，所述加热器主体包括多个U型加热柱单元，多个所述U型加 热柱单元依次连接而环绕成所述第一筒状结构，其中相邻的两个U型加热柱 单元中，一个U型加热柱单元的开口朝向所述第一筒状结构的顶部开口端， 另一个U型加热柱单元的开口朝向所述第一筒状结构的底部开口端，以使所 述加热器主体的轮廓呈蛇形曲线结构。
示例性的，每一所述U型加热柱包括：
相互平行的两根竖向直加热柱，所述竖向直加热柱的延伸方向与所述第一 筒状结构的轴线方向平行；
及，连接于所述两根竖向直加热柱之间的弧状或直线状横向加热柱；其中，
两根所述竖向直加热柱之间在所述第一筒状结构的周向方向上具有间隙， 所述间隙在所述第一筒状结构的周向方向上的宽度大于或等于所述竖向直加 热柱在所述第一筒状结构的周向方向上的宽度。
示例性的，所述竖向直加热柱的在所述第一筒状结构的周向方向上的宽度 为15～20mm，所述竖向直加热柱的横截面面积为150～200mm2；且所述竖向直 加热柱自所述第一筒状结构的顶部开口端至底部开口端的长度为320～350mm。
示例性的，所述绝缘保护罩的内侧壁上设有用于支撑所述加热器主体的多 个第二支撑体，每一U型加热柱单元的两根所述竖向直加热器之间的间隙内 设置至少一个所述第二支撑体。
示例性的，多个第二支撑体包括交替设置的多个第一支撑柱和多个第二支 撑柱，所述第一支撑柱设置于开口朝向所述顶部开口端的U型加热柱单元的 两根竖向直加热柱之间的间隙内，所述第二支撑柱设置于开口朝向所述底部开 口端的U型加热柱单元的两根竖向直加热柱之间的间隙内。
示例性的，所述绝缘保护罩包括第一罩体和第二罩体，其中，
所述第一罩体包括：环状的顶部遮挡板，所述顶部遮挡板遮挡所述加热器 主体的顶部开口端；及，侧面遮挡板，所述侧面遮挡板环绕所述加热器主体的 外周侧，并与所述顶部遮挡板固定连接，多个所述第一支撑柱沿所述顶部遮挡 板的周向均匀分布，并固定在所述侧面遮挡板的内侧壁上；
所述第二罩体包括：环状的底部遮挡板，所述底部遮挡板遮挡所述加热器 主体的底部开口端；及，沿所述底部遮挡板的周向均匀分布的多个所述第二支 撑柱，多个所述第二支撑柱固定在所述底部遮挡板上；
多个所述第二支撑柱插入所述侧面遮挡板内，以将所述第一罩体和所述第 二罩体扣合。
示例性的，所述绝缘保护罩包括第一罩体和第二罩体，其中，
所述第一罩体包括：环状的底部遮挡板，所述底部遮挡板遮挡所述加热器 主体的底部开口端；及，侧面遮挡板，所述侧面遮挡板环绕所述加热器主体的 外周侧，并与所述底部遮挡板固定连接，多个所述第二支撑柱沿所述底部遮挡 板的周向均匀分布，并固定在所述侧面遮挡板的内侧壁上；
所述第二罩体包括：环状的顶部遮挡板，所述顶部遮挡板遮挡所述加热器 主体的顶部开口端；及，沿所述顶部遮挡板的周向均匀分布的多个所述第一支 撑柱，多个所述第一支撑柱固定在所述顶部遮挡板上；
多个所述第一支撑柱插入所述侧面遮挡板内，以将所述第一罩体和所述第 二罩体扣合。
示例性的，所述加热器主体上至少还连接有第一电极连接头和第二电极连 接头，所述第一电极连接头和所述第二电极连接头分别位于所述加热器主体的 相对两侧，所述绝缘保护罩上至少设有第一开口和第二开口，所述第一电极连 接头自所述第一开口穿出，所述第二电极连接头自所述第二开口伸出。
一种单晶炉，包括如上所述的单晶炉热场加热器。
本公开实施例所带来的有益效果如下：
本公开实施例所提供的单晶炉热场加热器及单晶炉，包括边部主加热器和 辅助加热器，辅助加热器的设置可以起到如下作用：快速升温化料、晶棒长晶 (body)阶段对边部主加热器进行温度补偿以及协同边部主加热器共同保证硅 溶液表面固、液、气三相点的温度场的稳定性，有助于晶棒的无缺陷生长，同 时该辅助加热装置可分担边部主加热器的加热功率，延长整个加热器的使用寿 命。此外，相较于相关技术中的单晶炉热场加热器，本公开实施例提供的单晶 炉热场加热器及单晶炉，加热器由于加热区域大，且能量转化率高，在保证温 度场一定的条件下，更加节能、节约成本，且边部主加热器和辅助加热器协同工作，增加了加热器的调节范围以及调节精准度。
附图说明
图1表示本公开实施例提供的一种单晶炉热场加热器的整体结构断面示 意图；
图2表示本公开实施例提供的一种单晶炉热场加热器中辅助加热器的整 体外观示意图；
图3表示本公开实施例提供的一种单晶炉热场加热器中辅助加热器的内 壳体和电磁感应线圈的结构示意图；
图4表示本公开实施例提供的一种单晶炉热场加热器中边部主加热器的 整体结构示意图；
图5表示本公开实施例提供的一种单晶炉热场加热器中边部主加热器的 加热器主体的结构示意图；
图6表示本公开实施例提供的一种单晶炉热场加热器中第二罩体的结构 示意图；
图7表示本公开实施例提供的一种单晶炉热场加热器中第一罩体的结构 示意图。
具体实施方式
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。
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。
在对本公开实施例所提供的单晶炉热场加热器及单晶炉进行详细说明之 前，有必要对相关技术进行以下说明：
相关技术中热场内的边部主加热器的加热区域很小，加热不均匀，在保证 温度场一定的情况下，耗电量会增加，这不利于成本节约；并且，边部主加热 器通常都是电阻加热器，其升温比较慢，加热响应时间较长，在化料阶段耗时 较长，这极大地增加了时间成本，同时一个电阻加热器很难保证熔硅液面固、 液、气三相点的温度场的稳定性，温度场的不稳定将导致局部热冲击的形成， 这不利于晶棒的无缺陷生长。
针对上述问题，本公开实施例提供了一种单晶炉热场加热器及单晶炉，具 有加热效果好、升温快、热场温度稳定等特点，有利于长晶过程中晶棒的无缺 陷生长，提高晶棒的良率。
如图1所示，本公开实施例所提供的单晶炉热场加热器包括：
边部主加热器10及辅助加热器20，所述边部主加热器10和所述辅助加 热器20均为两端开口的筒状结构，所述边部主加热器10和所述辅助加热器 20均包括相对的顶部开口端和底部开口端；所述辅助加热器20套设于所述边 部主加热器10外，且所述辅助加热器20的顶部开口端伸出所述边部主加热器 10的顶部开口端外。
本公开实施例所提供的单晶炉热场加热器，包括边部主加热器10和辅助 加热器20，辅助加热器20的设置可以起到如下作用：快速升温化料、晶棒长 晶(body)阶段对边部主加热器进行温度补偿以及协同边部主加热器共同保证 硅溶液表面固、液、气三相点的温度场的稳定性，有助于晶棒的无缺陷生长， 同时该辅助加热装置可分担边部主加热器的加热功率，延长整个加热器的使用 寿命。此外，相较于相关技术中的单晶炉热场加热器，本公开实施例提供的单 晶炉热场加热器及单晶炉，加热器由于加热区域大，且能量转化率高，在保证 温度场一定的条件下，更加节能、节约成本，且边部主加热器和辅助加热器协 同工作，增加了加热器的调节范围以及调节精准度。
在一些实施例中，如图1至图3所示，所述辅助加热器20包括：保护壳 体21和电磁感应线圈22，所述保护壳体21环绕所述边部主加热器10设置， 所述电磁感应线圈容置于所述保护壳体21内。
在上述实施例中，所述辅助加热器20采用电磁感应加热器，边部主加热 器10和电磁感应辅助加热器20协同工作，增加了加热器的调节范围以及调节 精准度；且相较于电阻加热器，电磁感应加热器由于调节范围和调节精准度更 高，更能保证熔硅液面固、液、气三相点的温度场的稳定性。
当然可以理解的是，在实际应用中，所述辅助加热器20也可以采用电阻 加热器。
此外，在一些示例性的实施例中，如图1至图3所示，所述保护壳体21 包括：相互扣合的内壳体23和外壳体24，所述内壳体23和所述外壳体24均 呈筒状，所述内壳体23罩设在所述边部主加热器10的外周侧，所述外壳体 24套设在所述内壳体23外，并与所述内壳体23之间形成空腔；所述内壳体 23包括与所述外壳体24配合形成所述空腔的第一内侧壁，所述电磁感应线圈 22容置于所述空腔内，且所述电磁感应线圈22从所述内壳体23的顶部开口端向所述内壳体23的底部开口端、呈螺旋状缠绕于所述第一内侧壁上，且所 述电磁感应线圈22的两端分别为电源接线头25，两端的电源接线头25分别 伸至所述保护壳体21外。
在上述实施例中，电磁感应线圈22的两端分别为电源接线头25，并伸出 保护壳体21，并连接交流电源。根据电磁感应加热原理，电磁感应线圈22会 将产生的感应电能转化成热能，进而以热辐射的方式将热量传递给石英坩埚中 的硅料。所述保护壳体21起到对电磁感应线圈22进行保护的目的，阻止氩气 流对辅助加热器20内电磁感应线圈22的侵蚀及SiO2在电磁感应线圈22上的 沉积，提高了辅助加热器20的使用寿命；同时，该辅助加热器20还具有保温 效果，减少了热量损失，使得更多的热量传输至热场内的坩埚内部，提高了加 热器能量转化效率。
在一些示例性的实施例中，如图1至图3所示，所述内壳体23的顶部开 口端设有台阶状的第一边沿2301，所述外壳体24的顶部开口端边缘设有台阶 状的第二边沿2401，所述第一边沿2301和所述第二边沿2401的台阶结构相 互搭接；所述内壳体23的底部开口端边缘设有台阶状的第三边沿2302，所述 外壳体24的底部开口端边缘设有台阶状的第四边沿2402，所述第三边沿2302 和所述第四边沿2402的台阶结构相互搭接。
在上述实施例中，所述内壳体23和所述外壳体24通过在开口边缘设置台 阶结构相互搭接，来实现两者之间相互扣合。在实际应用中，所述内壳体23 和所述外壳体24的具体结构不限于此。
此外，在一些示例性的实施例中，如图1和图3所示，所述电磁感应线圈 22包括多个螺圈；所述内壳体23的第一内侧壁上设有多个第一支撑体26，相 邻两个所述螺圈之间设置一个所述第一支撑体26。
在上述方案中，电磁感应线圈22呈螺旋形分布在保护壳体21内部，每一 圈螺圈均可以通过第一支撑体26进行支撑，以提高电磁感应线圈22的综合力 学性能。
其中示例性的，所述第一支撑体26可以是支撑柱结构，但是，所述第一 支撑体的具体结构并不限于此。
此外，在相关技术中，单晶炉热场内的主加热器设置在坩埚的外周侧，没 有保护装置，直接裸露在氩气流环境中，在拉晶过程中氩气流会不断侵蚀加热 器上表面和外表面，极大地缩小了主加热器的使用寿命；并且，在相应位置会 发生SiO2(二氧化硅)的沉积，去除SiO2时也会造成加热器的寿命减小。
为了解决上述技术问题，在本公开一些示例性的实施例中，如图4所示， 所述主加热器10包括：加热器主体100及绝缘保护罩200，所述加热器主体 100为环绕单晶炉热场内的坩埚设置的第一筒状结构，包括顶部开口端、底部 开口端、及位于所述顶部开口端与所述底部开口端之间的外周侧面；所述绝缘 保护罩200为筒状罩体，罩设于所述加热器主体100外，且至少覆盖住所述第 一筒状结构的顶部开口端、所述第一筒状结构的底部开口端和所述第一筒状结 构的外周侧面。
本公开实施例所提供的单晶炉热场加热器，通过在加热器主体100外罩设 有绝缘保护罩200，该绝缘保护罩200可以把加热器主体100的顶部开口端、 底部开口端及外周侧面均包裹覆盖住，这样，阻止了氩气流对加热器主体100 的侵蚀及SiO2在加热器主体100上的沉积，提高了加热器的使用寿命；同时， 筒状的绝缘保护罩200还具有保温效果，减少了加热器主体100的热量损失， 使得更多的热量传输至热场内的坩埚内部，提高了加热器能量转化效率。
此外，在相关技术中，传统的单晶炉热场边部主加热器10包括片状筒体 结构，片状筒体结构上设有多个狭缝，而形成多个叶片，每个叶片的宽度大， 由于边部主加热器10的加热功率与叶片的横截面大小相关，其中边部主加热 器10的加热功率与叶片的横截面积的关系如下：
P＝I2R (II)
其中P是边部主加热器10的功率，I为电流，R为叶片的电阻，ρ是叶 片的电阻率，S是叶片的横截面积，L为叶片的长度。
由公式(I)和(II)可以得到：
由公式(III)可知，当S变大时，加热功率P减小。因此，叶片的横截 面越大，加热器的电阻越小，加热器的加热功率越小，这样，边部主加热器 10的加热区域很小，且加热不均匀，在保证温度场一定的情况下，耗电量会 增加，不利用成本节约，且不利于拉晶过程中晶棒氧含量的控制，进而影响晶 棒的整体品质。
在本公开一种示例性的实施例中，如图4和图5所示，所述加热器主体 100包括多个U型加热柱单元100A，多个所述U型加热柱单元100A依次连 接而环绕成所述第一筒状结构，其中相邻的两个U型加热柱单元100A中，一 个U型加热柱单元100A的开口朝向所述顶部开口端，另一个U型加热柱单 元100A的开口朝向所述底部开口端，以使所述加热器主体100的轮廓呈蛇形 曲线结构。
其中，示例性的，每一所述U型加热柱包括：
相互平行的两根竖向直加热柱110，所述竖向直加热柱110的延伸方向与 所述第一筒状结构的轴线方向平行；及，连接于所述两根竖向直加热柱110之 间的弧状或直线状横向加热柱120；其中，两根所述竖向直加热柱110之间在 所述第一筒状结构的周向方向上具有间隙A，所述间隙A在所述第一筒状结 构的周向方向上的宽度小于或等于所述竖向直加热柱110在所述第一筒状结 构的周向方向上的宽度。
在上述方案中，对加热器主体100的结构进行了改进，将所述加热器主体 100设计为由首尾相连的多个U型加热柱单元100A，来形成第一筒状结构， U型加热柱单元100A中的加热柱包括两根竖向直加热柱110和弧状或直线状 横向加热柱120，这种加热柱的结构相较于相关技术中的边部主加热器10中 的叶片结构，加热柱的横截面小于叶片的横截面尺寸，且两根所述竖向直加热 柱110之间的间隙A相较于相关技术中边部主加热器10中叶片之间的狭缝， 间隙A尺寸大于狭缝尺寸，这样，由于加热柱的横截面减小，使得加热器的 电阻增大，加热器的加热功率变大，从而环状U型加热柱单元100A的设计保 证了加热器的加热更加均匀，边部主加热器10的加热区域大，在保证温度场 一定的情况下，耗电量会减小，有利于成本节约，且有利于拉晶过程中晶棒氧 含量的控制，进而提升晶棒的整体品质。
此外，需要说明的是，在本公开实施例中，还可以通过增加单根竖向直加 热柱110的长度，来进一步增加加热功率。
在一些示例性的实施例中，所述竖向直加热柱110在所述第一筒状结构的 周向方向上的宽度为15～20mm，所述竖向直加热柱的横截面面积小于或等于 相邻两根竖向直加热柱间隙的横截面面积，进一步的，所述竖向直加热柱的横 截面面积为150～200mm2；且所述竖向直加热柱110自所述第一筒状结构的所 述顶部开口端至所述底部开口端的长度为320～350mm。需要说明的是，在实 际应用中，所述边部主加热器10的具体结构可以不限于此。
此外，在本公开所提供的实施例中，如图4至图7所示，所述绝缘保护罩 200的内侧壁上设有用于支撑所述加热器主体100的多个第二支撑体300，每 一U型加热柱单元100A的两根所述竖向直加热器之间的间隙A内设置至少 一个所述第二支撑体300。
采用上述方案，由于加热器主体100采用U型加热柱单元100A，相邻竖 向直加热柱110之间间隙A较大，其力学性能可能会减弱，为了提高该加热 器主体100的抗冲击性能，提高其综合力学性能，在上述方案中，通过在绝缘 保护罩200上设置第二支撑体300，在每个U型加热柱单元100A的两根竖向 直加热柱110之间的间隙A内设置该第二支撑体300，以起到支撑保护加热器 主体100的作用，使得该单晶炉热场加热器的抗冲击性能更好，提高了该加热 器的综合力学性能。
在本公开提供的一些实施例中，如图4至图7所示，多个第二支撑体300 包括交替设置的多个第一支撑柱310和多个第二支撑柱320，所述第一支撑柱 310设置于开口朝向所述顶部开口端的U型加热柱单元100A的两根竖向直加 热柱110之间的间隙A内，所述第二支撑柱320设置于开口朝向所述底部开 口端的U型加热柱单元100A的两根竖向直加热柱110之间的间隙A内。
在上述实施例中，所述第二支撑体300为设置于U型加热柱单元100A的 两根竖向直加热柱110之间的间隙A内的柱状结构，即，支撑柱，在另一些 实施例中，所述第二支撑体300的结构不限于支撑柱的结构，还可以采用其他 结构，例如，支撑块等。
此外，在本公开的一些实施例中，如图4至图7所示，所述绝缘保护罩 200包括第一罩体210和第二罩体220，其中，所述第一罩体210包括：环状 的顶部遮挡板211，所述顶部遮挡板211遮挡所述加热器主体100的顶部开口 端；及，侧面遮挡板212，所述侧面遮挡板212环绕所述加热器主体100的外 周侧，并与所述顶部遮挡板211固定连接，多个所述第一支撑柱310沿所述顶 部遮挡板211的周向均匀分布，并固定在所述侧面遮挡板212的内侧壁上；所 述第二罩体220包括：环状的底部遮挡板221，所述底部遮挡板221遮挡所述 加热器主体100的底部开口端；及，沿所述底部遮挡板221的周向均匀分布的 多个所述第二支撑柱320，多个所述第二支撑柱320固定在所述底部遮挡板221 上；多个所述第二支撑柱320插入所述侧面遮挡板212内，以将所述第一罩体 210和所述第二罩体220扣合。
在上述实施例中，所述绝缘保护罩200采用上、下两个罩体来组成，即， 第一罩体210和第二罩体220，这种结构，便于罩体扣在加热器主体100上， 且两个罩体上分别设置第一支撑柱310和第二支撑柱320，作为加热器主体100 的骨架，起到支撑保护加热器主体100的作用。
在本公开的另一些实施例中，所述绝缘保护罩200包括第一罩体210和第 二罩体220，其中，所述第一罩体210包括：环状的底部遮挡板221，所述底 部遮挡板221遮挡所述加热器主体100的底部开口端；及，侧面遮挡板212， 所述侧面遮挡板212环绕所述加热器主体100的外周侧，并与所述底部遮挡板 221固定连接，多个所述第二支撑柱320沿所述底部遮挡板221的周向均匀分 布，并固定在所述侧面遮挡板212的内侧壁上；所述第二罩体220包括：环状 的顶部遮挡板211，所述顶部遮挡板211遮挡所述加热器主体100的顶部开口 端；及，沿所述顶部遮挡板211的周向均匀分布的多个所述第一支撑柱310， 多个所述第一支撑柱310固定在所述顶部遮挡板211上；多个所述第一支撑柱 310插入所述侧面遮挡板212内，以将所述第一罩体210和所述第二罩体220 扣合。
需要说明的是，以上仅是提供了所述绝缘保护罩200的示例性实施例，在 实际应用中，对于所述绝缘保护罩200的具体结构不限定。
此外，需要说明的是，所述绝缘保护罩200可选用耐高温、耐腐蚀的绝缘 材料制成，例如，可选用半导体陶瓷材质。
此外，所述竖向直加热柱自所述第一筒状结构的所述顶部开口端至所述底 部开口端的长度等于所述第一罩体上的第一支撑柱或所述第二罩体上的第二 支撑柱的长度。
此外，如图4至图7所示，在本公开一种示例性的实施例中，所述加热器 主体100上至少还连接有第一电极连接头410和第二电极连接头420，所述第 一电极连接头410和所述第二电极连接头420分别位于所述加热器主体100 的相对两侧，所述绝缘保护罩200上至少设有第一开口201和第二开口202， 所述第一电极连接头410自所述第一开口201穿出，所述第二电极连接头420 自所述第二开口202伸出。
在上述实施例中，在所述加热器主体100上分别设置第一电极连接头410 和第二电极连接头420，用于与所述加热器主体100的电极连接。
需要说明的是，在一些实施例中，所述加热器主体100上设有至少两个电 极连接头，但是在实际应用中，所述加热器主体100上的电极连接头数量不限 于两个，例如，还可以是包括三个电极连接头，也就是，所述加热器主体100 上连接头为三相电接头。
此外，本公开实施例还提供了一种单晶炉，包括本公开实施例提供的单晶 炉热场加热器。显然，本公开实施例所提供的单晶炉也能够带来本公开实施例 所提供的单晶炉热场加热器所带来的有益效果，在此不再赘述。
有以下几点需要说明：
(1)本公开实施例附图只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结 构可参考通常设计。
(2)为了清晰起见，在用于描述本公开的实施例的附图中，层或区域的 厚度被放大或缩小，即这些附图并非按照实际的比例绘制。可以理解，当诸如 层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可 以“直接”位于另一元件“上”或“下”或者可以存在中间元件。
(3)在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组 合以得到新的实施例。
以上，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此， 本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (11)
1.一种单晶炉热场加热器，其特征在于，包括：边部主加热器及辅助加热器，所述边部主加热器和所述辅助加热器均为两端开口的筒状结构，所述边部主加热器和所述辅助加热器均包括相对的顶部开口端和底部开口端；所述辅助加热器套设于所述边部主加热器外，且所述辅助加热器的顶部开口端伸出所述边部主加热器的顶部开口端外；其中，
所述辅助加热器包括：保护壳体，所述保护壳体环绕所述边部主加热器设置；及电磁感应线圈，所述电磁感应线圈容置于所述保护壳体内；
所述边部主加热器包括：加热器主体，所述加热器主体呈第一筒状结构，所述加热器主体包括多个U型加热柱单元，多个所述U型加热柱单元依次连接而环绕成所述第一筒状结构；及绝缘保护罩，所述绝缘保护罩为筒状罩体，罩设于所述加热器主体外，且至少覆盖住所述加热器主体的顶部开口端、所述加热器主体的底部开口端和所述加热器主体的外周面；
所述保护壳体包括：相互扣合的内壳体和外壳体，所述内壳体和所述外壳体均呈筒状，所述内壳体罩设在所述边部主加热器的外周侧，所述外壳体套设在所述内壳体外，并与所述内壳体之间形成空腔；所述内壳体包括与所述外壳体配合形成所述空腔的第一内侧壁，所述电磁感应线圈容置于所述空腔内，且所述电磁感应线圈从所述内壳体的顶部开口端向所述内壳体的底部开口端、呈螺旋状缠绕于所述第一内侧壁上，且所述电磁感应线圈的两端分别伸至所述保护壳体外；
所述内壳体的顶部开口端设有台阶状的第一边沿，所述外壳体的顶部开口端边缘设有台阶状的第二边沿，所述第一边沿和所述第二边沿的台阶结构相互搭接；所述内壳体的底部开口端边缘设有台阶状的第三边沿，所述外壳体的底部开口端边缘设有台阶状的第四边沿，所述第三边沿和所述第四边沿的台阶结构相互搭接。
2.根据权利要求1所述的单晶炉热场加热器，其特征在于，
所述电磁感应线圈包括多个螺圈；所述内壳体的第一内侧壁上设有多个第一支撑体，相邻两个所述螺圈之间设置一个所述第一支撑体。
3.根据权利要求1所述的单晶炉热场加热器，其特征在于，
相邻的两个U型加热柱单元中，一个U型加热柱单元的开口朝向所述第一筒状结构的顶部开口端，另一个U型加热柱单元的开口朝向所述第一筒状结构的底部开口端，以使所述加热器主体的轮廓呈蛇形曲线结构。
4.根据权利要求3所述的单晶炉热场加热器，其特征在于，
每一所述U型加热柱单元包括：
相互平行的两根竖向直加热柱，所述竖向直加热柱的延伸方向与所述第一筒状结构的轴线方向平行；
及，连接于所述两根竖向直加热柱之间的弧状或直线状横向加热柱；其中，
两根所述竖向直加热柱之间在所述第一筒状结构的周向方向上具有间隙，所述间隙在所述第一筒状结构的周向方向上的宽度大于或等于所述竖向直加热柱在所述第一筒状结构的周向方向上的宽度。
5.根据权利要求4所述的单晶炉热场加热器，其特征在于，
所述竖向直加热柱的在所述第一筒状结构的周向方向上的宽度为15～20mm，所述竖向直加热柱的横截面面积为150～200mm2；且所述竖向直加热柱自所述第一筒状结构的顶部开口端至底部开口端的长度为320～350mm。
6.根据权利要求4所述的单晶炉热场加热器，其特征在于，
所述绝缘保护罩的内侧壁上设有用于支撑所述加热器主体的多个第二支撑体，每一U型加热柱单元的两根所述竖向直加热柱之间的间隙内设置至少一个所述第二支撑体。
7.根据权利要求6所述的单晶炉热场加热器，其特征在于，
多个第二支撑体包括交替设置的多个第一支撑柱和多个第二支撑柱，所述第一支撑柱设置于开口朝向所述顶部开口端的U型加热柱单元的两根竖向直加热柱之间的间隙内，所述第二支撑柱设置于开口朝向所述底部开口端的U型加热柱单元的两根竖向直加热柱之间的间隙内。
8.根据权利要求7所述的单晶炉热场加热器，其特征在于，
所述筒状罩体包括第一罩体和第二罩体，其中，
所述第一罩体包括：环状的顶部遮挡板，所述顶部遮挡板遮挡所述加热器主体的顶部开口端；及，侧面遮挡板，所述侧面遮挡板环绕所述加热器主体的外周侧，并与所述顶部遮挡板固定连接，多个所述第一支撑柱沿所述顶部遮挡板的周向均匀分布，并固定在所述侧面遮挡板的内侧壁上；
所述第二罩体包括：环状的底部遮挡板，所述底部遮挡板遮挡所述加热器主体的底部开口端；及，沿所述底部遮挡板的周向均匀分布的多个所述第二支撑柱，多个所述第二支撑柱固定在所述底部遮挡板上；
多个所述第二支撑柱插入所述侧面遮挡板内，以将所述第一罩体和所述第二罩体扣合。
9.根据权利要求7所述的单晶炉热场加热器，其特征在于，
所述筒状罩体包括第一罩体和第二罩体，其中，
所述第一罩体包括：环状的底部遮挡板，所述底部遮挡板遮挡所述加热器主体的底部开口端；及，侧面遮挡板，所述侧面遮挡板环绕所述加热器主体的外周侧，并与所述底部遮挡板固定连接，多个所述第二支撑柱沿所述底部遮挡板的周向均匀分布，并固定在所述侧面遮挡板的内侧壁上；
所述第二罩体包括：环状的顶部遮挡板，所述顶部遮挡板遮挡所述加热器主体的顶部开口端；及，沿所述顶部遮挡板的周向均匀分布的多个所述第一支撑柱，多个所述第一支撑柱固定在所述顶部遮挡板上；
多个所述第一支撑柱插入所述侧面遮挡板内，以将所述第一罩体和所述第二罩体扣合。
10.根据权利要求1所述的单晶炉热场加热器，其特征在于，
所述加热器主体上至少还连接有第一电极连接头和第二电极连接头，所述第一电极连接头和所述第二电极连接头分别位于所述加热器主体的相对两侧，所述绝缘保护罩上至少设有第一开口和第二开口，所述第一电极连接头自所述第一开口穿出，所述第二电极连接头自所述第二开口伸出。
11.一种单晶炉，其特征在于，包括如权利要求1至10任一项所述的单晶炉热场加热器。
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