CN218291173U - 加热器和单晶炉 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种加热器和单晶炉，所述加热器包括：发热筒，用于罩设在单晶炉的坩埚的外侧，以对所述坩埚进行加热，所述发热筒包括相对的第一端面和第二端面，所述发热筒还包括由所述第一端面向所述第二端面延伸的第一狭槽，以及由所述第二端面向所述第一端面延伸的第二狭槽，所述第二狭槽的末端与所述第一端面之间的距离小于所述第一狭槽的末端与所述第二端面之间的距离，以及支撑腿，用于与所述单晶炉的电极连接，所述支撑腿连接在所述发热筒靠近所述第二端面的一端。通过上述技术方案，本公开所提供的加热器和单晶炉能够解决降低晶棒头部含氧量和保持拉晶稳定性无法兼顾的技术问题。

Description

加热器和单晶炉

技术领域

本公开涉及单晶硅制备设备技术领域，具体地，涉及一种加热器和单晶炉。

背景技术

在单晶硅制备过程中，作为主要设备的热场，主要包括保温筒、加热器以及坩埚，其中，加热器主要起加热坩埚的作用。随着热场尺寸越来越大，晶棒的产出效率也不断提高，与此同时，也带来了晶棒头部氧含量增大的弊端，使得晶棒的品质受到影响。已知晶棒中的氧主要来自坩埚与熔硅反应生成的氧，埚转和反应温度对该反应的影响最大，其中埚转越高、反应温度越高，则生成的氧越多。

为了解决晶棒头部氧含量高的问题，一方面可以降低埚转，但埚转降低会影响拉晶稳定性，导致成晶困难、拉晶工时和成本增加，另一方面可以缩短加热器的发热区的高度，但大幅度缩短发热区的高度不仅会导致加热器的使用寿命缩短，还会导致坩埚底部距离发热区距离过大，坩埚底部的温度过低，引起熔硅结晶撑裂坩埚，发生漏硅等安全事故，同时还会导致拉晶过程中熔硅的温度分布不均，拉晶困难，产出效率降低。

实用新型内容

本公开的目的是提供一种加热器和单晶炉，以解决降低晶棒头部含氧量和保持拉晶稳定性无法兼顾的技术问题。

为了实现上述目的，本公开提供一种加热器，包括：发热筒，用于罩设在单晶炉的坩埚的外侧，以对所述坩埚进行加热，所述发热筒包括相对的第一端面和第二端面，所述发热筒还包括由所述第一端面向所述第二端面延伸的第一狭槽，以及由所述第二端面向所述第一端面延伸的第二狭槽，所述第一狭槽和所述第二狭槽沿所述发热筒的周向交替排布，所述第二狭槽的末端与所述第一端面之间的距离小于所述第一狭槽的末端与所述第二端面之间的距离，以及支撑腿，用于与所述单晶炉的电极连接，所述支撑腿连接在所述发热筒靠近所述第二端面的一端。

可选地，所述第一狭槽的长度不小于所述发热筒的长度的81％，所述第二狭槽的长度不大于所述发热筒的长度的89％。

可选地，所述第一狭槽的末端与所述第二端面之间的距离不小于50mm，所述第二狭槽的末端与所述第一端面之间的距离不大于45mm。

可选地，所述第一狭槽的宽度和所述第二狭槽的宽度为10mm至40mm。

可选地，所述支撑腿的厚度为32mm至40mm，宽度为150mm至175mm。

可选地，所述发热筒包括多个发热片，相邻的两个所述发热片之间通过连接板连接，以使得多个发热片围合成筒状结构。

可选地，各个所述发热片和所述连接板的电阻率一致。

可选地，所述发热筒构造为一体成型。

可选地，所述发热筒采用石墨材质或碳碳材质制成。

在上述技术方案的基础上，本公开还提供一种单晶炉，包括坩埚和上述技术方案中的加热器，其中，所述发热筒的长度为所述坩埚的高度的0.35倍至0.5倍。

通过上述技术方案，在本公开所提供的加热器中，通过使第二狭槽的末端与第一端面之间的距离小于第一狭槽的末端与第二端面之间的距离，来调整发热筒的高温区的位置，从而在保证发热筒的总电阻和发热量不变的同时，使得高温区的位置整体上移而远离坩埚底部，减少对坩埚底部的烘烤，降低坩埚底部的温度，从而在确保拉晶稳定性和产出效率的同时降低晶棒头部的含氧量。本公开提供的单晶炉具有与上述技术方案中的加热器相同的技术效果，为了避免不必要的重复，在此不作赘述，此外，由于加热器的发热筒的长度为坩埚总高的0.35-0.5倍，因此，本公开所提供的发热筒的长度小于常规发热筒的长度，能够进一步使得发热筒的高温区远离坩埚底部，而降低晶棒头部的含氧量。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开具体实施方式中的加热器的结构示意图；

图2是本公开具体实施方式中的发热筒的结构示意图；

图3是本公开具体实施方式中的支撑腿的结构示意图。

附图标记说明

1-发热筒，101-发热片，102-连接板，11-第一端面，12-第二端面，13-第一狭槽，14-第二狭槽，2-支撑腿。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”是指加热器装配于单晶炉内并在正常使用状态的上、下，“内、外”是指相对于相应零部件自身轮廓的内、外。本公开中使用的术语“第一”“第二”等是为了区别一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。另外，下面的描述在涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。

根据本公开的具体实施方式，提供一种加热器，参考图1至图3所示，该加热器可以包括发热筒1和支撑腿2，其中，发热筒1用于罩设在单晶炉的坩埚(未示出)的外侧，以对坩埚进行加热，发热筒1可以包括相对的第一端面11和第二端面12，第一端面11在发热筒1的上端，第二端面12在发热筒1的下端，发热筒1还包括由第一端面11向第二端面12延伸的第一狭槽13，以及由第二端面12向第一端面11延伸的第二狭槽14，第一狭槽13和第二狭槽14沿发热筒1的周向交替排布，以使得加热器通电后的电流在加热器上的路径增长，以增大电阻，从而使得加热器能够提供更多的热量，第二狭槽14的末端与第一端面11之间的距离小于第一狭槽13的末端与第二端面12之间的距离，以使得发热筒1的高温区靠近发热筒1的上端，加热器可以包括两个支撑腿2，两个支撑腿2可以相对设置，支撑腿2的上端可以连接在发热筒1的下端，两个支撑腿2的下端分别可以与单晶炉的正极和负极电连接。

通过上述技术方案，在本公开所提供的加热器中，通过使第二狭槽14的末端与第一端面11之间的距离小于第一狭槽13的末端与第二端面12之间的距离，来调整发热筒1的高温区的位置，从而在保证发热筒1的总电阻和发热量不变的同时，使得高温区的位置整体上移而远离坩埚底部，减少对坩埚底部的烘烤，降低坩埚底部的温度，从而在确保拉晶稳定性和产出效率的同时降低晶棒头部的含氧量。

在本公开的具体实施方式中，第一狭槽13的长度可以不小于发热筒1的长度的81％，第二狭槽14的长度可以不大于发热筒1的长度的89％，以确保第一狭槽13和第二狭槽14具有足够的长度，从而确保电流在发热筒1上的路径足够长，发热筒1的电阻足够大。

在本公开的具体实施方式中，第一狭槽13的末端与第二端面12之间的距离可以不小于50mm，第二狭槽14的末端与第一端面11之间的距离可以不大于45mm，以使得高温区靠近发热筒1的上端。此外，第一狭槽13和第二狭槽14的末端均可以形成有半径为5mm的圆角。

在本公开的具体实施方式中，第一狭槽13的宽度和第二狭槽14的宽度可以为10mm至40mm，以避免第一狭槽13和第二狭槽14过窄而导致加热器在使用过程中出现打火及其他安全事故，从而增加了加热器的使用寿命。

参考图3所示，支撑腿2的厚度可以为32mm至40mm，宽度可以为150mm至175mm，相比常规的支撑腿，该支撑腿2的厚度增加了3mm至8mm，宽度增加了5mm至10mm，使得支撑腿2的热态电阻小于常规支撑腿的热态电阻，从而使得通电后支撑腿2所产生的热量减小，对坩埚底部的烘烤减弱，坩埚底部的温度降低，能够降低单晶硅棒头部的氧含量。

在本公开的具体实施方式中，作为一种选择，参考图1和图2所示，发热筒1可以包括多个发热片101，即发热筒1可以由多个发热片101拼接而成，相邻的两个发热片101之间可以通过连接板102连接，以使得多个发热片101围合成筒状结构。其中，连接板102可以通过紧固件与发热片101紧固连接，紧固件可以为M10碳碳螺栓。

此外，各个发热片101可以形状相同，且各个发热片101和连接板102的电阻率一致。具体地，各个发热片101和连接板102可以为静压石墨材质，且各个发热片101和连接板102可以出自同一胚体，以确保各个发热片101和连接板102电阻率一致。

在本公开的具体实施方式中，作为一种选择，发热筒1可以构造为一体成型。

在本公开的具体实施方式中，发热筒1可以采用石墨材质或碳碳材质制成，由于石墨具有导热性好的特点，因此可以使得发热筒1形成一个闭合的回路，在接通电源时可以产生热能。

在上述技术方案的基础上，本公开还提供一种单晶炉，包括坩埚(未示出)和上述技术方案中的加热器，其中，发热筒1的长度可以为坩埚的高度的0.35-0.5倍。

通过上述技术方案，本公开提供的单晶炉具有与上述技术方案中的加热器相同的技术效果，为了避免不必要的重复，在此不作赘述，此外，由于加热器的发热筒1的长度为坩埚总高的0.35倍至0.5倍，因此，本公开所提供的发热筒1与常规的发热筒相比，长度仅缩短了10mm至15mm，既能够避免对拉晶造成影响，又能够进一步使得发热筒1的高温区远离坩埚底部，而降低晶棒头部的含氧量。

使用传统的单晶炉与本公开所提供的单晶炉所得到的整炉头氧均值具有明显差异。如下表1所示，以整炉拉7根晶棒RCZ1～RCZ7为例，相较于传统的单晶炉，以整炉拉7根晶棒为例，背景数据代表传统单晶炉的数据，背景数据整炉头氧均值为16ppma，试验数据代表本公开所提供的单晶炉的数据，试验数据整炉头氧均值为14.3ppma，相比背景数据降低了1.7ppma，降氧效果显著。

表1

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种加热器，其特征在于，包括：

发热筒，用于罩设在单晶炉的坩埚的外侧，以对所述坩埚进行加热，所述发热筒包括相对的第一端面和第二端面，所述发热筒还包括由所述第一端面向所述第二端面延伸的第一狭槽，以及由所述第二端面向所述第一端面延伸的第二狭槽，所述第一狭槽和所述第二狭槽沿所述发热筒的周向交替排布，所述第二狭槽的末端与所述第一端面之间的距离小于所述第一狭槽的末端与所述第二端面之间的距离，以及

支撑腿，用于与所述单晶炉的电极连接，所述支撑腿连接在所述发热筒靠近所述第二端面的一端。

2.根据权利要求1所述的加热器，其特征在于，所述第一狭槽的长度不小于所述发热筒的长度的81％，所述第二狭槽的长度不大于所述发热筒的长度的89％。

3.根据权利要求1所述的加热器，其特征在于，所述第一狭槽的末端与所述第二端面之间的距离不小于50mm，所述第二狭槽的末端与所述第一端面之间的距离不大于45mm。

4.根据权利要求1所述的加热器，其特征在于，所述第一狭槽的宽度和所述第二狭槽的宽度为10mm至40mm。

5.根据权利要求1所述的加热器，其特征在于，所述支撑腿的厚度为32mm至40mm，宽度为150mm至175mm。

6.根据权利要求1所述的加热器，其特征在于，所述发热筒包括多个发热片，相邻的两个所述发热片之间通过连接板连接，以使得多个发热片围合成筒状结构。

7.根据权利要求6所述的加热器，其特征在于，各个所述发热片和所述连接板的电阻率一致。

8.根据权利要求1所述的加热器，其特征在于，所述发热筒构造为一体成型。

9.根据权利要求1所述的加热器，其特征在于，所述发热筒采用石墨材质或碳碳材质制成。

10.一种单晶炉，其特征在于，包括坩埚和权利要求1-9中任一项所述的加热器，其中，所述发热筒的长度为所述坩埚的高度的0.35倍至0.5倍。

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