CN201063884Y - 一种用于直拉硅单晶炉热场的主发热体 - Google Patents

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CN201063884Y CNU2007201695605U CN200720169560U CN201063884Y CN 201063884 Y CN201063884 Y CN 201063884Y CN U2007201695605 U CNU2007201695605 U CN U2007201695605U CN 200720169560 U CN200720169560 U CN 200720169560U CN 201063884 Y CN201063884 Y CN 201063884Y
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吴志强
戴小林
王学锋
姜舰
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You Yan Semi Materials Co., Ltd.
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Beijing General Research Institute for Non Ferrous Metals
Grinm Semiconductor Materials Co Ltd
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Abstract

本实用新型提供一种用于直拉硅单晶炉热场的主发热体。该主发热体由石墨制成，它用在一种名为切克劳斯基(或称直拉)法制造的硅单晶生长制备中，用于供给维持热场用的热量。本主发热体呈波浪状，在波浪转弯处的外壁做成直边倒角，直边与发热体轴线的倾角为10－80度或者波浪转弯处的外壁做成圆弧倒角，其波浪转弯处的内壁为圆弧倒角。本实用新型中提供的主发热体，可以减轻它的自重和延长它的使用寿命。

Description

一种用于直拉硅单晶炉热场的主发热体
技术领域
本实用新型涉及一种用于制造集成电路和其它电子元件半导体级硅单晶体的制造设备，特别是涉及一种用于直拉硅单晶炉热场的主发热体
背景技术
半导体硅单晶体的大部分用切克劳斯基(Czochralski)法制造。在这种方法中，多晶硅被装进石英埚内，加热熔化，然后，将熔硅略做降温，给予一定的过冷度，把一支特定晶向的硅单晶体(称做籽晶)与熔体硅接触，通过调整熔体的温度和籽晶向上提升速度，使籽晶体长大至近目标直径时，提高提升速度，使单晶体近恒直径生长。在生长过程的尾期，此时埚内的硅熔体尚未完全消失，通过增加晶体的提升速度和调整向埚的供热量将晶体直径渐渐减小而形成一个尾形锥体，当锥体的尖足够小时，晶体就会与熔体脱离，从而完成晶体的生长过程。
直拉硅单晶在制造时大致分为这么几个阶段：装多晶料、抽空、多晶硅熔化、颈及肩的生长、等直径生长、尾部晶体的生长、晶体冷却，其中大部分过程是吸热过程，也就是说要外部供给热量。单晶炉中一般有一个主发热体(石墨制)，在其两端通上直流电，产生热量。
已有的主发热体由多片组成，使用时，将各片围成圆型(与石英埚配合)。每片呈波浪状，波浪状的两个端部带有电极，电极接直流电源，根据炉子所需功率的大小，考虑各片之间的电路的串、并联连接方式。所述的每片波浪状转弯处的内壁和外壁均呈直角Z1、Z2(请见图2a、图2b)。发热体处在吸热体的外面，也就是说，热量是由外向内传导(径向)。随着硅单晶直径的加大(Φ200mm，Φ300mm，Φ300mm以上)，单晶炉热场的尺寸变得越来越大，相对应的，发热体的尺寸变大，重量增加了，在运输和使用过程中损坏它的可能性也增加了。
发明内容
本实用新型目的是提供一种用于直拉硅单晶炉热场的主发热体，主发热体由石墨材料制成，本发热体减轻它的自重并延长它的使用寿命，能提供足够的热量使多晶硅熔化。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：这种用于直拉硅单晶炉热场的主发热体，它由多个发热片组成，每片呈波浪状，波浪状的两个端部带有电极，其特征在于：在波浪转弯处的外壁为直边倒角C1、C2，直边与发热体轴线的倾角为10-80度.其波浪转弯处的内壁为圆弧倒角，其曲率半径为R2。
所述的直边倒角C1、C2的数值分别为1-200毫米，R2的数值为2-200毫米。
可以是：波浪转弯处的外壁为圆弧，其曲率半径为R1、波浪转弯处的内壁为圆弧，其曲率半径为R2。曲率半径为R1的数值为10-500毫米；曲率半径为R2的数值为2-200毫米。
本实用新型的优点是：总重量可以减少5％-18％，可以延长主发热体的使用寿命。
附图说明
图1：已有的切克劳斯基(直拉)法硅单晶炉的主剖视图。
图2a：图1中主发热体的主视图
图2b：图2a的A-A向视图
图3a：本发明的一种主发热体的主视图(直边和圆弧倒角)。
图3b：图3a的B-B向视图。
图4a：本发明的另一种主发热体的主视图(圆弧倒角)。
图4b：图4a的C-C向视图。
具体实施方式
图1中，单晶炉包括：1为籽晶(一种特定晶向的硅单晶体)，13为硅熔体，16为石英埚，14为石墨埚，19为熔化硅表面，3为硅单晶棒，4为上盖板，20为热屏，8为生长室，9为尾气出口，5保温材料，10为下保温，11为中轴，12为底保温，6为测温孔，7为主发热体。
图2a、图2b中，Z1表示波浪转弯处的外壁为直边直角；Z2波浪转弯处的内壁为直边直角。
图3a、图3b中，发热片波浪转弯处的外壁为直边倒角C1、C2，其数值为1-200毫米，直边与发热体轴线的倾角为10-80度(依据发热体的直径的不同)，(所述的轴线即：发热体圆桶的中轴线)，其发热片波浪转弯处的内壁为圆弧倒角，其曲率半径为R2。
图4a、图4b中，波浪转弯处的外壁为圆弧倒角，其曲率半径为R1，波浪转弯处的内壁为圆弧倒角，其曲率半径为R2，其数值分别为10-500毫米(依据发热体的直径的不同)和2-200毫米(依据发热体的直径的不同)。
实施例1：
操作过程：先将石英埚放入石墨埚支持器内，把多晶硅材料放入石英埚内，装上特定晶向的籽晶，合上炉室，并抽真空，然后加热使硅熔化，待硅完全熔化后，逐步降至熔硅的温度至硅的熔点附近。让石英埚和籽晶反向旋转，将硅籽晶慢慢下降，并与熔硅接触，然后以一定的速度向上提升籽晶，此过程的目的主要是消除籽晶中因热冲击形成的位错缺陷。待籽晶提升到一定长度时，将提升速度减慢，同时略降低熔体的温度，使籽晶直径加大，当籽晶直径增大到比目标直径约低10毫米左右时，增加提升速度，使晶体近乎等直径生长。在石英埚内存储硅料不多时，再提高提升速度，同时适当增加加热的功率，使晶体直径变化至一个倒锥形，当锥尖足够小时，它会脱离硅熔体，这时晶体的生长过程结束。等晶体冷却到近乎室温时，可将晶体取下。
发热体的内径为520毫米，外径为550毫米，高度为560毫米。不加倒角时总重为15KG，平均使用次数为78炉；在使用直边倒角，C1＝15毫米，C2＝15毫米，R2＝8毫米后，发热体总重为13.5KG，平均使用次数为108炉。
实施例2
发热体的内径为690毫米，外径为740毫米，高度为760毫米。不加倒角时总重为42KG，平均使用次数为98炉；在使用圆边倒角，R1＝45毫米，R2＝12毫米后，发热体总重为38KG，平均使用次数为158炉。

Claims (4)

1.一种用于直拉硅单晶炉热场的主发热体，它由多个发热片组成，每片呈波浪状，波浪状的两个端部带有电极，其特征在于：在波浪转弯处的外壁为直边倒角C1、C2，直边与发热体轴线的倾角为10-80度其波浪转弯处的内壁为圆弧倒角，其曲率半径为R2。
2.根据权利要求1所述的一种用于直拉硅单晶炉热场的主发热体，其特征在于：所述的直边倒角C1、C2的数值分别为1-200毫米，R2的数值为2-200毫米。
3.一种用于直拉硅单晶炉热场的主发热体，它由多个发热片组成，每片呈波浪状，波浪状的两个端部带有电极，其特征在于：波浪转弯处的外壁为圆弧，其曲率半径为R1、波浪转弯处的内壁为圆弧，其曲率半径为R2。
4.根据权利要求3所述的一种用于直拉硅单晶炉热场的主发热体，其特征在于：其曲率半径为R1的数值为10-500毫米；曲率半径为R2的数值为2-200毫米。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107770890A (zh) * 2017-10-30 2018-03-06 扬中市惠丰包装有限公司 节电型加热器

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