CN203923445U - 一种单晶炉用组合式加热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种单晶炉用组合式加热器，包括主加热器和置于主加热器下方的副加热器，副加热器包括环形体和底部发热体；环形体上开设有多个固定发热体的孔槽，该多个孔槽绕环形体周向均匀布置、沿环形体的轴向延伸；底部发热体的外端与环形体底端连接、其内端向环形体内延伸；底部发热体的宽度沿环形体的径向向内逐渐减小；环形体的底端相对位置处各开设有一豁口，与该豁口的周向两侧相邻的短径底部发热体的径向长度比其余的底部发热体短。该单晶炉用组合式加热器结构简单，方便制造和应用，尤其是能大大降低熔料能耗、避免了石英坩埚被撑破的风险，提高生长单晶成品率和品质，降低了单晶硅的氧含量。

Description

一种单晶炉用组合式加热器

技术领域

本实用新型属于单晶硅制造技术领域，涉及一种单晶炉用组合式加热器。

背景技术

直拉法单晶硅生长过程中，须使用加热器对硅料进行加热。在现有技术条件下，单晶拉制过程均使用单加热器作为加热装置，单加热器发热区在加热器中部，加热方式单一，且在单晶拉制过程中，石英坩埚底部不能直接获得热量，导致其存在以下缺点：

1、单加热器发热区热量辐射面积有限，熔料过程中，原料不能完全受热，热量不能充分利用，熔料能耗大。

2、熔料过程中，石英坩埚底部不能直接获得热量，处于加热器发热区的低温区。从而会出现石英坩埚中上部原料比石英坩埚底部原料先熔化，当石英坩埚中上部原料熔化后流向石英坩埚底部，熔硅与未熔原料接触再结晶，易撑破石英坩埚，产生漏硅。

3、单加热器，熔料过程中，石英坩埚内原料自上而下熔化，中下部原料熔化时产生的挥发物及气泡不能及时排除，导致生长单晶成品率低、品质差。

4、单加热器，原料熔化时间长，延长了熔硅与石英坩埚的反应时间，导致生长的单晶硅氧含量增加。

为克服单加热器存在诸多缺陷，CN102758245A的发明专利公开了一种除氧型单晶炉，其主要通过置于石英坩埚上方和下方的上加热器和下加热器，实现同时给石英坩埚上下加热，以上加热器为主加热器进行生长，使热场的底部温度下降且不影响晶体的生长，减小了传统热场顶部与底部的温差。采用复合式热系统降氧机理，减小了熔体热对流，从而抑制了氧从坩埚壁向熔体的输运，降低了晶体中的氧含量。

但是其采用的上加热器和下加热器均为方波状环形加热器，都是围绕石英坩埚的侧壁进行加热，没有直接对石英坩埚的底面进行加热，依旧存在前述1、2和3三个方面的技术缺陷。

发明内容

本实用新型的目的是克服背景技术中所述的技术缺陷，以充分利用燃料、提升生产安全性、单晶生成率和合格率，同时降低单晶硅氧含量。

为达上述目的，本实用新型提供了一种单晶炉用组合式加热器，包括主加热器和置于主加热器下方的副加热器，副加热器包括环形体和底部发热体；

所述环形体上开设有多个固定发热体的孔槽，该多个孔槽绕环形体周向均匀布置、沿环形体的轴向延伸；

底部发热体的外端与环形体底端连接、其内端向环形体内延伸；

底部发热体的宽度沿环形体的径向向内逐渐减小；

环形体的底端相对位置处各开设有一豁口，与该豁口的周向两侧相邻的短径底部发热体的径向长度比其余的底部发热体短。

垂直于所述豁口的水平中线的方向上的相对的两个加宽底部发热体的宽度大于底部发热体，且该加宽底部发热体上设置有安装孔。

所述多个底部发热体的内端端面为共圆弧形面。

所述多个底部发热体与环形体通过弧形段连接。

所述孔槽下端沿底部发热体的径向中线向内延伸，形成孔槽底部延伸段，该孔槽底部延伸段的径向长度小于底部发热体的径向长度。

本实用新型的优点是：结构简单，方便制造和应用，尤其是能大大降低熔料能耗、避免了石英坩埚被撑破的风险，提高生长单晶成品率和品质，降低了单晶硅的氧含量。

豁口处减少副加热器底部横向发热区的面积，从而降低热量对炉底的辐射。

原料全部熔化完成后，副加热器功率设置为0KW，将石英坩埚位置调整为引晶位置，进入正常拉晶工艺步骤，节省能耗。

附图说明

图1是一种单晶炉用组合式加热器的副加热器结构示意图。

图2是副加热器底部结构示意图。

图3是实施例提供的单晶炉用组合式加热器应用示意图。

附图标记说明：1、环形体；2、发热体；3、孔槽；4、豁口；5、弧形段；6、安装孔；7、石英坩埚；8、燃料；9、主加热器；10、副加热器；20、21，短径底部发热体；22、23，加宽底部发热体。

具体实施方式

图1所示为本实施例提供的一种单晶炉用组合式加热器中的置于主加热器下方的副加热器结构示意图，副加热器包括环形体1和底部发热体2；从此图中可以看出，环形体1上开设有多个固定发热体的孔槽3，该多个孔槽3绕环形体1周向均匀布置、沿环形体1的轴向延伸，其下端沿底部发热体2的径向（环形体1的直径方向）向内延伸，形成图2所示的孔槽底部延伸段30，该孔槽底部延伸段30的径向长度小于底部发热体2的径向长度。

由图1清晰可见，底部发热体2的外端通过弧形段5与环形体1底端弧形连接、其内端向环形体1内延伸，结合图2可以看出，该多个底部发热体2的内端端面为共圆弧形面，即其向内延伸的径向长度相同。

而为了避免，沿径向向内延伸的多个底部发热体2彼此交接，本实施例特将底部发热体2的宽度设计为沿环形体1的径向向内逐渐减小，以确保相邻的底部发热体2之间始终有合适的间隙。

从图1可以看出，本实施例提供的副加热器，总体上呈碗状设计，而其设计在环形体1上的相对的两个豁口4（环形体1的底端相对位置处），主要是为了减少副加热器底部横向发热区的面积，从而降低热量对炉底的辐射，与每一豁口4的周向（环形体1的圆周方向）两侧相邻的短径底部发热体20、21的径向长度比其余的底部发热体2短。垂直于豁口4的水平中线的方向上的相对的两个加宽底部发热体22、23的宽度大于底部发热体2，且该加宽底部发热体22、23上设置有安装孔6。

参见图3，在直拉法单晶硅制备工艺中，使用本实施例提供的组合式加热器时，副加热器10呈碗状结构，处于石英坩埚7及原料8下部，进入熔料过程后，副加热器10和主加热器9同时加热，石英坩埚7和原料8 同时受热，直至原料全部熔化完成后，副加热器10功率设置为0KW，将石英坩埚3位置调整为引晶位置，进入正常拉晶工艺步骤。料化完将埚位升起后，就不再需要副加热器加热了，节省能耗。

整个过程中，组合式加热器采用主、副加热器，副加热器呈碗状结构，处于石英坩埚底部，热量辐射面积大，熔料过程中原料充分受热，熔料能耗大大降低。采用组合式加热器，石英坩埚底部原料先熔化，不存在石英坩埚中上部原料熔化后流向石英坩埚底部，导致熔硅与未熔原料接触再结晶，撑破石英坩埚产生漏硅的风险。采用组合式加热器，石英坩埚内原料自下而上熔化，中下部原料熔化时产生的挥发物及气泡可沿原料缝隙顺利排出，提高了生长单晶成品率及品质。采用组合式加热器，化料时间缩短，从而缩短了熔硅与石英坩埚的反应时间，降低了生长的单晶硅氧含量。

以上列举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种单晶炉用组合式加热器，包括主加热器和置于主加热器下方的副加热器，其特征在于：所述副加热器包括环形体（1）和底部发热体（2）；

所述环形体（1）上开设有多个孔槽（3），该多个孔槽（3）绕环形体（1）周向均匀布置，并沿环形体（1）的轴向延伸；

底部发热体（2）的一端与环形体（1）底端连接、另一端向环形体（1）内延伸；

底部发热体（2）的宽度沿环形体（1）的径向向内逐渐减小；

环形体（1）的底端相对位置处各开设有一豁口（4），与该豁口（4）的周向两侧相邻的短径底部发热体（20、21）的径向长度比其余的底部发热体（2）短。

2. 如权利要求1所述的单晶炉用组合式加热器，其特征在于：垂直于所述豁口（4）的水平中线的方向上的相对的两个加宽底部发热体（22、23）的宽度大于底部发热体（2），且该加宽底部发热体（22、23）上设置有安装孔（6）。

3.如权利要求1或2所述的单晶炉用组合式加热器，其特征在于：所述多个底部发热体（2）的内端端面为共圆弧形面。

4.如权利要求1或2所述的单晶炉用组合式加热器，其特征在于：所述多个底部发热体（2）与环形体（1）通过弧形段（5）连接。

5.如权利要求1或2所述的单晶炉用组合式加热器，其特征在于：所述孔槽（3）下端沿底部发热体（2）的径向中线向内延伸，形成孔槽底部延伸段（30），该孔槽底部延伸段（30）的径向长度小于底部发热体（2）的径向长度。