CN205420598U - 单晶炉短加热器 - Google Patents

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黄末
贺贤汉
小暮康弘
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Shanghai Zhongxin wafer semiconductor technology Co.,Ltd.
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Shanghai Shenhe Thermo Magnetics Electronics Co Ltd
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Abstract

本实用新型公开了单晶炉短加热器，包括加热器本体，支撑，所述加热器本体的高度为0.7～0.9H，H为原加热器的高度，H＝(1.6～1.8)h，石英坩埚高为h，所述加热器本体上部设有凹槽，所述凹槽处加热器的壁厚为0.5～0.7d，d为原加热器的壁厚。本实用新型通过缩短加热器加热部分长度，减少部分位置的厚度优化加热器结构后，可改善熔体中的温度分布，从而减少了石英坩埚导入到熔体中的氧含量，使得拉制晶棒的氧含量处于更安全稳定的水平；降低单晶硅棒中氧含量的浓度；通过使用重新设计的加热器生产单晶硅棒以达到降低氧含量浓度的目的。

Description

单晶炉短加热器
技术领域
本实用新型公开了单晶炉短加热器，涉及单晶炉中加热装置，属于加热领域。
背景技术
单晶炉是一种在惰性气体(氮气、氦气为主)环境中,用石墨加热器将多晶硅等多晶材料熔化,用直拉法生长无错位单晶的设备。单晶直径在生长过程中受到温度，提拉速度与转速，坩埚跟踪速度与转速，保护气体的流速等因素的影响。其中温度主要决定能否成晶，而速度将直接影响到晶体的内在质量，而这种影响却只能在单晶拉出后通过检测才能获知。温度分布合适的热场，不仅单晶生长顺利，而且品质较高；如果热场的温度分布不是很合理,生长单晶的过程中容易产生各种缺陷,影响质量，情况严重的出现变晶现象生长不出来单晶。因此在投资单晶生长企业的前期，一定要根据生长设备，配置出最合理的热场，从而保证生产出来的单晶的品质。
设计单晶炉时，加热器形状至关重要，决定着单晶品质的好坏。加热器一般用高纯石墨制成筒型，高纯石墨的电阻率ρ＝1.3×10-3Ω·cm。经过长期实践，加热器有效长度为石英坩埚高的1.6倍至1.8倍。取加热器高为H，石英坩埚高为h，则H＝(1.6～1.8)h，一般取H＝1.7h。加热器片数a常用为16片、20片、24片三种形式，一般为20片。加热器采用并联电路形式导电，加热器总电阻为R，共两联，每联的电阻为R1，加热器的壁厚为d。若加热器片宽为l，片与片的间隙为b，一般为2mm。筒型加热器的内径Φ＝石英坩埚外径+2倍石墨托碗壁厚+2倍石墨托碗和加热器的间隙。
因加热器是并联，有即R1＝2R，其中(V1为最大输出电压，I1为最大输出电流)；由(L为加热器每联长度，S为加热器截面积，a为加热器片数，l为加热器片宽，d为加热器的壁厚)；则壁厚其中(Φ为筒型加热器的内径)。
现有技术中，氧在晶体生长过程中被引入单晶硅晶棒中，在随后的器件制造工艺过程中，由于硅晶体经历了各种温度的热处理，过饱和的间隙氧会在硅晶体中偏聚和沉淀。当氧沉淀过大时，不仅会导致硅片的翘曲，还能引入大量的二次缺陷，对硅材料和器件的电学性能产生破坏作用。使用常规的加热器拉制的单晶硅棒具有较高的氧含量浓度，容易引发上述问题的产生。
实用新型内容
针对现有技术中的不足。
本实用新型公开了单晶炉短加热器，其特征在于，所述单晶炉短加热器包括加热器本体，支撑，所述加热器本体的高度为0.7～0.9H，H为原加热器的高度，H＝(1.6～1.8)h，石英坩埚高为h，所述加热器本体上部设有凹槽，所述凹槽处加热器的壁厚为0.5～0.7d，d为原加热器的壁厚。
所述凹槽为等深度槽，所述凹槽的开口朝向加热器本体的外侧。、
所述凹槽处加热器的壁厚为0.6d。
所述凹槽顶部到加热器本体顶部的距离为0.08～0.17H，所述凹槽竖向距离为0.1～0.2H。
所述凹槽顶部到加热器本体顶部的距离为0.125H，所述凹槽竖向距离为0.15H。
所述加热器本体的高度为0.8H。
本实用新型通过缩短加热器加热部分长度，减少部分位置的厚度优化加热器结构后，可改善熔体中的温度分布，从而减少了石英坩埚导入到熔体中的氧含量，使得拉制晶棒的氧含量处于更安全稳定的水平；降低单晶硅棒中氧含量的浓度；通过使用重新设计的加热器生产单晶硅棒以达到降低氧含量浓度的目的。
附图说明
图1为单晶炉短加热器的示意图；
图2为单晶炉内短加热器和原加热器对比图；
图3为单晶炉短加热器的俯视图；
图中：1、加热器本体，2、支撑，3、凹槽，4、原加热器。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本实用新型做进一步说明。
实施例1：
单晶炉短加热器，包括加热器本体1，支撑2，加热器本体1的高度为0.8H，H为原加热器的高度，H＝(1.6～1.8)h，石英坩埚高为h，加热器本体1上部设有凹槽3，凹槽3处加热器的壁厚为0.6d，d为原加热器的壁厚。凹槽3为等深度槽，凹槽3的开口朝向加热器本体1的外侧。凹槽3顶部到加热器本体1顶部的距离为0.125H，凹槽3竖向距离为0.15H。
原加热器4的高度为H，H＝1.7h，加热器本体1的高度为1.36h，h为石英坩埚的高度。取高纯石墨的电阻率ρ＝1.3×10-3Ω·cm，加热器片数a为20片，加热器采用并联电路形式导电，加热器总电阻为R，共两联，每联的电阻为R1，加热器的壁厚为d。设加热器片宽为l，取片与片的间隙b为2mm。筒型加热器的内径Φ＝石英坩埚外径+2倍石墨托碗壁厚+2倍石墨托碗和加热器的间隙。代入壁厚其中(Φ为筒型加热器的内径)，得壁厚
进行常规的拉制前清扫作业，把原加热器更换成短加热器，并安装完各热场部件后，石英坩埚水平校正，多晶料装入。盖上炉盖，检漏通过，确认工艺后进行常规的单晶硅棒拉制。

Claims (6)

1.单晶炉短加热器，其特征在于，所述单晶炉短加热器包括加热器本体(1)，支撑(2)，所述加热器本体(1)的高度为0.7～0.9H，H为原加热器的高度，H＝(1.6～1.8)h，石英坩埚高为h，所述加热器本体(1)上部设有凹槽(3)，所述凹槽(3)处加热器的壁厚为0.5～0.7d，d为原加热器的壁厚。
2.根据权利要求1所述的单晶炉短加热器，其特征在于，所述凹槽(3)为等深度槽，所述凹槽(3)的开口朝向加热器本体(1)的外侧。
3.根据权利要求1或2任一所述的单晶炉短加热器，其特征在于，所述凹槽(3)处加热器的壁厚为0.6d。
4.根据权利要求1所述的单晶炉短加热器，其特征在于，所述凹槽(3)顶部到加热器本体(1)顶部的距离为0.08～0.17H，所述凹槽(3)竖向距离为0.1～0.2H。
5.根据权利要求1所述的单晶炉短加热器，其特征在于，所述凹槽(3)顶部到加热器本体(1)顶部的距离为0.125H，所述凹槽(3)竖向距离为0.15H。
6.根据权利要求1所述的单晶炉短加热器，其特征在于，所述加热器本体(1)的高度为0.8H。
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