CN112323140A - 一种单晶炉热场加热器组件及单晶炉 - Google Patents

一种单晶炉热场加热器组件及单晶炉 Download PDF

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Abstract

本公开提供一种单晶炉热场加热器组件及单晶炉,包括:加热器主体;绝缘保护罩,包括套设于加热器主体外侧面的筒状罩体及设置于加热器主体的底部开口端的底部遮挡板,底部遮挡板的中部设有通孔,通孔内设有绝缘轴承套,底部遮挡板通过绝缘轴承套固定于坩埚的坩埚轴上,以使底部遮挡板在坩埚轴带动下运动;导向组件,包括导轨和滑动件,导轨设置在加热器主体的侧面,导轨的导向方向与坩埚轴的轴向相同,滑动件连接至加热器主体,滑动件以可移动方式设置在导轨上,滑动件在加热器主体带动下沿导轨运动。本公开单晶炉热场加热器组件及单晶炉,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

一种单晶炉热场加热器组件及单晶炉
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组件及单晶炉。
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;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。此外,单晶炉内的加热器是固定在底端,随着拉晶的进行,坩埚中溶液逐渐减少,硅溶液的热损失逐渐变大,坩埚轴托着坩埚向上移动,其与加热器的距离不断增大,导致加热效率降低,通常会通过增大加热器功率的方式弥补热损失,而加热功率的调整会引起温度场的波动,导致溶液附近温度场的不稳定,局部会形成热冲击,这对于晶棒的平稳可控生长极为不利。
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组件及单晶炉,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组件,包括:
加热器主体,为环绕单晶炉热场内的坩埚设置的筒状结构,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;
绝缘保护罩,包括套设于所述加热器主体外侧面的筒状罩体、及设置于所述加热器主体的底部开口端的底部遮挡板,所述筒状罩体至少覆盖住所述筒状结构的顶部开口端和所述筒状结构的外周侧面,所述底部遮挡板支撑于所述筒状结构的底部开口端,所述底部遮挡板的中部设有通孔,所述通孔内设有绝缘轴承套,所述底部遮挡板通过所述绝缘轴承套固定于所述坩埚的坩埚轴上,以使所述底部遮挡板在所述坩埚轴带动下运动;
及,至少一组导向组件,所述导向组件包括导轨和滑动件,所述导轨设置在所述加热器主体的侧面,所述导轨的导向方向与所述坩埚轴的轴向相同,所述滑动件连接至所述加热器主体,且所述滑动件以可移动方式设置在所述导轨上,所述滑动件在所述加热器主体带动下沿所述导轨运动。
示例性的,所述单晶炉热场加热器组件还包括:用于向所述底部加热器施加电信号的至少两个电极;所述加热器主体上设有至少两个电极连接头;
所述导向组件至少有两组,并分别设置在所述加热器主体的相对两侧,每一所述电极连接头通过一组所述导向组件与一个所述电极电连接;
一组所述导向组件中,所述导轨与所述滑动件之间电连接,所述滑动件与对应的所述电极连接头电连接,所述导轨与对应的所述电极连接。
示例性的,所述电极转接头为套环状结构,设有第一螺纹孔,所述滑动件包括连接杆和滑块,所述滑块可移动设置在所述导轨上,所述连接杆为L型杆,包括弯折设置的第一段和第二段,所述第一段上设有外螺纹,所述第一段穿过所述第一螺纹孔内,以与所述电极转接头进行螺纹连接,并通过螺母紧固,所述第二段与所述滑块连接。
示例性的,所述导轨包括轨道部和连接部,所述轨道部沿所述坩埚轴的轴向方向延伸,所述连接部与所述轨道部之间呈夹角,所述连接部上设有第二螺纹孔,所述第二螺纹孔内穿装螺栓,所述螺栓与所述电极电连接;所述电极转接头、所述连接杆、所述滑动件及所述导轨均为导体,以使所述电极连接头与所述电极通过所述导向组件进行电连接。
示例性的,所述导轨上还设有用于对所述滑动件的运动行程进行限定的限位组件;所述限位组件包括:间隔设置于所述导轨上的第一限位销和第二限位销;及,第一传感器和第二传感器,所述第一传感器与所述第一限位销连接,所述第二传感器与所述第二限位销连接。
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筒状结构,相邻两个U型加热柱单元中,一个U型加热柱单元的开口朝向所述顶部开口端,另一个U型加热柱单元的开口朝向所述底部开口端,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筒状结构的周向方向上具有间隙,所述间隙在所述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。
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支撑体。
示例性的,多个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:所述底部遮挡板;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,所述绝缘保护罩上至少设有两个开口,所述电极连接头自所述开口穿出。
一种单晶炉,包括如上所述的单晶炉热场加热器组件。
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组件及单晶炉,通过在加热器主体外罩设有绝缘保护罩,该绝缘保护罩可以把加热器主体的顶部开口端、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的侵蚀及SiO2在加热器主体上的沉积,提高了加热器的使用寿命;同时,筒状的绝缘保护罩还具有保温效果,减少了加热器主体的热量损失,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;同时,加热器主体能够实现与坩埚轴同步上升或者下降,有助于维持拉晶炉内温度场的稳定,减少热冲击,有益于晶棒的平稳生长,温度场波动较小,拉速稳定,根据V/G理论,可以很好地管控晶体中的缺陷,有效控制晶棒的无缺陷生长,提高晶棒的整体品质。
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组件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组件中加热器主体与导向组件连接的整体结构示意图;
图3表示本公开实施例提供的一种单晶炉热场加热器组件中第二罩体的结构示意图;
图4表示本公开实施例提供的一种单晶炉热场加热器组件中第一罩体的整体结构示意图。
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组件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:
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。此外,单晶炉内的加热器是固定在底端,随着拉晶的进行,坩埚中溶液逐渐减少,硅溶液的热损失逐渐变大,坩埚轴托着坩埚向上移动,其与加热器的距离不断增大,导致加热效率降低,通常会通过增大加热器功率的方式弥补热损失,而加热功率的调整会引起温度场的波动,导致溶液附近温度场的不稳定,局部会形成热冲击,这对于晶棒的平稳可控生长极为不利。
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组件及单晶炉,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至图4所示,本公开实施例所提供的单晶炉热场加热器组件包括:
加热器主体100,为环绕单晶炉热场内的坩埚设置的筒状结构,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;
绝缘保护罩200,包括套设于所述加热器主体100外侧面的筒状罩体210、及设置于所述加热器主体100的底部开口端的底部遮挡板220,所述筒状罩体210至少覆盖住所述筒状结构的顶部开口端和所述筒状结构的外周侧面,所述底部遮挡板220支撑于所述筒状结构的底部开口端,所述底部遮挡板220的中部设有通孔221,所述通孔221内设有绝缘轴承套222,所述底部遮挡板220通过所述绝缘轴承套222固定于所述坩埚的坩埚轴上,以使所述底部遮挡板220在所述坩埚轴带动下运动;
及,至少一组导向组件300,所述导向组件300包括导轨310和滑动件320,所述导轨310设置在所述加热器主体100的侧面,所述导轨310的导向方向与所述坩埚轴的轴向相同,所述滑动件320连接至所述加热器主体100,且所述滑动件320以可移动方式设置在所述导轨310上,所述滑动件320在所述加热器主体100带动下沿所述导轨310运动。
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,通过在所述底部遮挡板220的中部开设通孔221,所述通孔221内设置绝缘轴承套222,所述底部遮挡板220可以通过所述绝缘轴承套222而固定于坩埚的坩埚轴上某一固定位置,这样,当坩埚的坩埚轴运动时,会带动底部遮挡板220一起同步运动,加热器主体100能够实现与坩埚轴同步上升或者下降,有助于维持拉晶炉内温度场的稳定,减少热冲击,有益于晶棒的平稳生长,温度场波动较小,拉速稳定,根据V/G理论,可以很好地管控晶体中的缺陷,有效控制晶棒的无缺陷生长,提高晶棒的整体品质,且所述绝缘轴承套222还可以保证底部遮挡板220不会随坩埚轴的旋转而转动,而与底部遮挡板220连接的导向组件300,可对底部遮挡板220进行运动导向,保证运动稳定性,从而在后续晶棒长晶过程中保证了坩埚底部温度场的恒定,避免了硅溶液沉积,提升晶棒的整体品质。
在一种示例性的实施例中,所述单晶炉热场加热器组件还包括:用于向所述底部加热器施加电信号的至少两个电极;所述加热器主体100上设有至少两个电极连接头110;所述导向组件300至少有两组,并分别设置在所述加热器主体100的相对两侧,每一所述电极连接头110通过一组所述导向组件300与一个所述电极电连接;一组所述导向组件300中,所述导轨310与所述滑动件320之间电连接,所述滑动件320与对应的所述电极连接头110电连接,所述导轨310与对应的所述电极连接。
用于向所述底部遮挡板220施加电信号的两个电极转接头可以设置在所述底部遮挡板220的下方,所述底部遮挡板220上两个电极转接头可通过所述滑动组件与两个电极分别电连接。
在一些示例性的实施例中,如图1至图2所示,所述电极连接头110为套环状结构,设有第一螺纹孔111,所述滑动件320包括连接杆321和滑块322,所述滑块322可移动设置在所述导轨310上,所述连接杆321为L型杆,包括弯折设置的第一段3211和第二段3212,所述第一段3211上设有外螺纹,所述第一段3211穿过所述第一螺纹孔111内,以与所述电极连接头110进行螺纹连接,并通过螺母330紧固,所述第二段3212与所述滑块322连接。
在上述实施例中,所述加热器主体100与所述滑动组件之间的连接结构简单,可通过电极连接头110,与连接杆321连接,而连接杆321连接滑块322,滑块322嵌入至导轨310内,从而实现加热器主体100与滑动组件之间的连接。
需要说明的是,在实际应用中,所述加热器主体100与所述滑动组件之间的连接方式不限定于此。
在一些示例性的实施例中,所述导轨310包括轨道部311和连接部312,所述轨道部311沿所述坩埚轴的轴向方向延伸,所述连接部312与所述轨道部311之间呈夹角,所述连接部312上设有第二螺纹孔3120,所述第二螺纹孔内穿装螺栓,所述螺栓与所述电极电连接;所述电极连接头110、所述连接杆321、所述滑动件320及所述导轨310均为导体,以使所述电极连接头110与所述电极通过所述导向组件300进行电连接。
采用上述方案,所述电极连接头110、所述连接杆321、所述滑块322及所述导轨310均为导体,所述导轨310又通过所述螺栓与电极连接,如此,实现了所述加热器主体100与电极之间的电连接,使得所述加热器主体100在上升和下降的过程中时刻保持通电状态。
需要说明的是,上述方案中,通过将所述滑动组件中各部件设置为导体,巧妙地将所述加热器主体100与底部的电极电连接,不需要额外增加电连接线缆等,结构简单,且由于热场内温度高,若采用电缆等电连接,会存在线缆容易老化、占用空间等问题,而上述公开实施例中通过滑动组件中各部件直接设置为导体来实现加热器主体100与底部的电极电连接的方式,连接方式更为可靠。
还需要说明的是,以上仅是一种示例,在实际应用中,所述加热器主体100还可以通过其他方式来与电极进行电连接,对此不限定。
还需说明的是,由于底部遮挡板220与坩埚轴之间设置绝缘轴承套222,保证底部遮挡板220与坩埚轴之间电隔绝。
此外,在一些示例性的实施例中,如图1和图2所示,所述滑块322可以是方块状,所述轨道部311设有轨道凹槽3111,所述滑块322嵌入所述轨道凹槽3111内,以在所述轨道凹槽3111内滑动。当然可以理解的是,所述滑块322及所述轨道部311的具体结构不限于此。
此外,在一些示例性的实施例中,所述导轨310上还设有用于对所述滑动件320的运动行程进行限定的限位组件;所述限位组件包括:间隔设置于所述导轨310上的第一限位销和第二限位销;及,第一传感器和第二传感器,所述第一传感器与所述第一限位销连接,所述第二传感器与所述第二限位销连接。
上述方案,通过限制所述限位组件,控制所述滑块322的位置,来保证所述底部加热器在一定的合理范围内上下运动;并且,所述加热器主体100的行程限定,还可以与所述坩埚轴的上升控制实现互锁,增加操作的安全性。所述导轨310上的上、下限位销上分别连接传感器,可用于可根据预先设定好的坩埚轴的行程,对加热器主体100进行限位设置。
此外,此外,在相关技术中,传统的单晶炉热场主加热器包括片状筒体结构,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,由于主加热器的加热功率与叶片的横截面大小相关,其中主加热器的加热功率与叶片的横截面积的关系如下:
Figure BDA0002726000720000091
P=I2R (II)
其中P是主加热器的功率,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:
Figure BDA0002726000720000092
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,主加热器的加热区域很小,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1和图2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101,所述竖向直加热柱101的延伸方向与所述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101之间的弧状或直线状横向加热柱102;其中,两根所述竖向直加热柱101之间在所述筒状结构的周向方向上具有间隙A,所述间隙A在所述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101在所述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,来形成筒状结构,U型加热柱单元100A中的加热柱包括两根竖向直加热柱101和弧状或直线状横向加热柱102,这种加热柱的结构相较于相关技术中的主加热器中的叶片结构,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101之间的间隙A相较于相关技术中主加热器中叶片之间的狭缝,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,主加热器的加热区域大,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101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101在所述筒状结构的周向方向上的宽度为15~20mm,所述竖向直加热柱101的横截面面积小于或等于相邻两根竖向直加热柱101间隙的横截面面积,进一步的,所述竖向直加热柱101的横截面面积为150~200mm2;且所述竖向直加热柱101自所述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,所述主加热器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1至图4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的多个支撑体230,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支撑体。
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101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上设置支撑体,在每个U型加热柱单元100A的两根竖向直加热柱101之间的间隙A内设置该支撑体,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1至图4所示,多个支撑体230包括交替设置的多个第一支撑柱231和多个第二支撑柱232,所述第一支撑柱231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101之间的间隙A内,所述第二支撑柱232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101之间的间隙A内。
在上述实施例中,所述支撑体为设置于U型加热柱单元100A的两根竖向直加热柱101之间的间隙A内的柱状结构,即,支撑柱,在另一些实施例中,所述支撑体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1至图4所示,所述绝缘保护罩200包括第一罩体201和第二罩体202,其中,所述第一罩体201包括:环状的顶部遮挡板2011,所述顶部遮挡板2011遮挡所述加热器主体100的顶部开口端;及,侧面遮挡板2012,所述侧面遮挡板2012环绕所述加热器主体100的外周侧,并与所述顶部遮挡板2011固定连接,多个所述第一支撑柱231沿所述顶部遮挡板2011的周向均匀分布,并固定在所述侧面遮挡板2012的内侧壁上;所述第二罩体202包括:所述底部遮挡板220;及,沿所述底部遮挡板220的周向均匀分布的多个所述第二支撑柱232,多个所述第二支撑柱232固定在所述底部遮挡板220上;多个所述第二支撑柱232插入所述侧面遮挡板2012内,以将所述第一罩体201和所述第二罩体202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201和第二罩体202,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231和第二支撑柱232,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201和第二罩体202,其中,所述第一罩体201包括:底部遮挡板220及侧面遮挡板2012,所述侧面遮挡板2012环绕所述加热器主体100的外周侧,并与所述底部遮挡板220固定连接,多个所述第二支撑柱232沿所述底部遮挡板220的周向均匀分布,并固定在所述侧面遮挡板2012的内侧壁上;所述第二罩体202包括:环状的顶部遮挡板2011,所述顶部遮挡板2011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2011的周向均匀分布的多个所述第一支撑柱231,多个所述第一支撑柱231固定在所述顶部遮挡板2011上;多个所述第一支撑柱231插入所述侧面遮挡板2012内,以将所述第一罩体201和所述第二罩体202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101自所述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201上的第一支撑柱231或所述第二罩体202上的第二支撑柱232的长度。
此外,如图1至图4所示,在本公开一种示例性的实施例中,所述加热器主体100上至少连接有两个电极连接头110,两个所述电极连接头110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上至少设有至少两个开口202,所述电极连接头110自所述开口202穿出。
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110,但是在实际应用中,所述加热器主体100上的电极连接头110数量不限于两个,例如,还可以是包括三个电极连接头110,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 (13)

1.一种单晶炉热场加热器组件,其特征在于,包括:
加热器主体,为环绕单晶炉热场内的坩埚设置的筒状结构,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;
绝缘保护罩,包括套设于所述加热器主体外侧面的筒状罩体、及设置于所述加热器主体的底部开口端的底部遮挡板,所述筒状罩体至少覆盖住所述筒状结构的顶部开口端和所述筒状结构的外周侧面,所述底部遮挡板支撑于所述筒状结构的底部开口端,所述底部遮挡板的中部设有通孔,所述通孔内设有绝缘轴承套,所述底部遮挡板通过所述绝缘轴承套固定于所述坩埚的坩埚轴上,以使所述底部遮挡板在所述坩埚轴带动下运动;
及,至少一组导向组件,所述导向组件包括导轨和滑动件,所述导轨设置在所述加热器主体的侧面,所述导轨的导向方向与所述坩埚轴的轴向相同,所述滑动件连接至所述加热器主体,且所述滑动件以可移动方式设置在所述导轨上,所述滑动件在所述加热器主体带动下沿所述导轨运动。
2.根据权利要求1所述的单晶炉热场加热器组件,其特征在于,
所述单晶炉热场加热器组件还包括:用于向所述底部加热器施加电信号的至少两个电极;所述加热器主体上设有至少两个电极连接头;
所述导向组件至少有两组,并分别设置在所述加热器主体的相对两侧,每一所述电极连接头通过一组所述导向组件与一个所述电极电连接;
一组所述导向组件中,所述导轨与所述滑动件之间电连接,所述滑动件与对应的所述电极连接头电连接,所述导轨与对应的所述电极连接。
3.根据权利要求2所述的单晶炉热场加热器组件,其特征在于,
所述电极转接头为套环状结构,设有第一螺纹孔,所述滑动件包括连接杆和滑块,所述滑块可移动设置在所述导轨上,所述连接杆为L型杆,包括弯折设置的第一段和第二段,所述第一段上设有外螺纹,所述第一段穿过所述第一螺纹孔内,以与所述电极转接头进行螺纹连接,并通过螺母紧固,所述第二段与所述滑块连接。
4.根据权利要求3所述的单晶炉热场加热器组件,其特征在于,
所述导轨包括轨道部和连接部,所述轨道部沿所述坩埚轴的轴向方向延伸,所述连接部与所述轨道部之间呈夹角,所述连接部上设有第二螺纹孔,所述第二螺纹孔内穿装螺栓,所述螺栓与所述电极电连接;所述电极转接头、所述连接杆、所述滑动件及所述导轨均为导体,以使所述电极连接头与所述电极通过所述导向组件进行电连接。
5.根据权利要求1所述的单晶炉热场加热器组件,其特征在于,
所述导轨上还设有用于对所述滑动件的运动行程进行限定的限位组件;
所述限位组件包括:间隔设置于所述导轨上的第一限位销和第二限位销;及,第一传感器和第二传感器,所述第一传感器与所述第一限位销连接,所述第二传感器与所述第二限位销连接。
6.根据权利要求1所述的单晶炉热场加热器组件,其特征在于,
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筒状结构,相邻两个U型加热柱单元中,一个U型加热柱单元的开口朝向所述顶部开口端,另一个U型加热柱单元的开口朝向所述底部开口端,以使所述加热器主体的轮廓呈蛇形曲线结构。
7.根据权利要求6所述的单晶炉热场加热器组件,其特征在于,
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筒状结构的周向方向上具有间隙,所述间隙在所述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筒状结构的周向方向上的宽度。
8.根据权利要求7所述的单晶炉热场加热器组件,其特征在于,
所述竖向直加热柱的在所述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。
9.根据权利要求7所述的单晶炉热场加热器组件,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支撑体。
10.根据权利要求9所述的单晶炉热场加热器组件,其特征在于,
多个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。
11.根据权利要求10所述的单晶炉热场加热器组件,其特征在于,
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:所述底部遮挡板;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。
12.根据权利要求2所述的单晶炉热场加热器组件,其特征在于,
所述绝缘保护罩上至少设有两个开口,所述电极连接头自所述开口穿出。
13.一种单晶炉,其特征在于,包括如权利要求1至12任一项所述的单晶炉热场加热器组件。
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