[發(fā)明專利]加熱器及具有其的單晶爐

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910249604.2
• 申請(qǐng)日: 2019-03-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109837593A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳翼;張楠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 徐州晶睿半導(dǎo)體裝備科技有限公司
• 主分類號(hào): C30B35/00
• 分類號(hào): C30B35/00;C30B29/06;F27D11/02
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 趙天月

本發(fā)明公開(kāi)了加熱器及具有其的單晶爐，其中，所述加熱器包括：至少兩層加熱器組件，每層加熱器組件均具有相對(duì)的上端部和下端部，至少一層加熱器組件上形成自上端部向下端部延伸的第一狹縫以及自下端部向上端部延伸的第二狹縫，上下相鄰的兩層加熱器組件層疊設(shè)置，第一狹縫和/或第二狹縫的尺寸可調(diào)；電極腳可拆卸地設(shè)置加熱器的底部。該加熱器采用層疊設(shè)置的至少兩層加熱器組件，上下相鄰兩層加熱器組件形成類似并聯(lián)的通路，在緊湊的熱場(chǎng)空間內(nèi)加熱器厚度與高度變化有限的情況下，可以減小加熱器電阻，從而提高加熱器功率，并且至少一層加熱器組件上的第一狹縫和/或第二狹縫的尺寸可調(diào)，進(jìn)而靈活調(diào)整溫度梯度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于單晶硅技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種加熱器及具有其的單晶爐。

背景技術(shù)

加熱器作為單晶爐熱場(chǎng)的核心部件，對(duì)熱場(chǎng)溫度分布及晶體品質(zhì)的控制起至關(guān)重要的作用。合理的加熱器結(jié)構(gòu)，不僅可以提供合適的溫度梯度，提高晶體質(zhì)量；同時(shí)也可提高熱場(chǎng)使用壽命，降低設(shè)備成本及風(fēng)險(xiǎn)。

目前，單晶爐加熱器多為蛇形圓筒結(jié)構(gòu)，通過(guò)兩個(gè)或者四個(gè)電極腳連接至直流電源。此類加熱器蛇形貫穿整個(gè)加熱器高度，加熱器表面溫度分布曲線不可控。然而，隨著晶體品質(zhì)要求的不斷提升，要求加熱器具有多個(gè)控溫區(qū)域，可靈活控制不同高度的溫度梯度；同時(shí)，隨著熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)不斷升級(jí)，投料量增加，所需加熱器功率也逐漸增加。本領(lǐng)域中，兩電極腳結(jié)構(gòu)加熱器適用于功率較小的熱場(chǎng)，對(duì)于功率較大的熱場(chǎng)，加熱器厚度需增加，從而限制了熱場(chǎng)的保溫層厚度。另外，四電極腳結(jié)構(gòu)加熱器，將加熱器分為四相，適合功率較大的結(jié)構(gòu)。然而，四電極腳結(jié)構(gòu)加熱器使單晶爐額外增加兩個(gè)電極，不僅增加了單晶爐成本，也增加了一定風(fēng)險(xiǎn)。

因此，現(xiàn)有的加熱器有待進(jìn)一步改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種加熱器及具有其的單晶爐，該加熱器通過(guò)采用層疊設(shè)置的至少兩層加熱器組件，使得上下相鄰兩層加熱器組件之間形成類似并聯(lián)的通路，在緊湊的熱場(chǎng)空間內(nèi)加熱器厚度與高度變化有限的情況下，可以減小加熱器電阻，從而提高加熱器功率，并且至少一層加熱器組件上的第一狹縫和/或第二狹縫的尺寸可調(diào)，可以根據(jù)熱場(chǎng)需求，通過(guò)調(diào)整第一狹縫和/或第二狹縫的尺寸，靈活調(diào)整溫度梯度，同時(shí)運(yùn)行過(guò)程中，加熱器中某一層加熱器組件發(fā)生斷裂時(shí)，加熱器可以繼續(xù)使用，而不需要立即停爐更換，大大減少了損失。

本申請(qǐng)的技術(shù)方案是發(fā)明人基于下列發(fā)現(xiàn)完成的：隨著晶棒尺寸不斷增加，所需熱場(chǎng)尺寸增加，加熱器內(nèi)徑隨之增加，即加熱器總長(zhǎng)度L增加，由R＝ρ*L/S(R-電阻，ρ-電阻率，L-長(zhǎng)度，S-截面積)可知，加熱器電阻R增加；由P＝U²/R可知，電阻增加，導(dǎo)致加熱器功率(其他參數(shù)不變的情況下)降低，從而無(wú)法滿足熱場(chǎng)需求。然而，晶棒尺寸增加，所需加熱功率也需增加，在保證加熱器覆蓋面積(即總覆蓋高度)和厚度(被緊湊的熱場(chǎng)限制)不變的情況下，加熱器電功率很難滿足熱場(chǎng)所需。因此，需要減小加熱器電阻，即在加熱器覆蓋面積(即總覆蓋高度)和厚度(被緊湊的熱場(chǎng)限制)不變的情況下，增加加熱功率。

為此，在本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種加熱器。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述加熱器包括：

至少兩層加熱器組件，每層所述加熱器組件均具有相對(duì)的上端部和下端部，至少一層所述加熱器組件上均形成自所述上端部向所述下端部延伸的第一狹縫以及自所述下端部向所述上端部延伸的第二狹縫，上下相鄰的兩層所述加熱器組件層疊設(shè)置，所述第一狹縫和/或所述第二狹縫的尺寸可調(diào)；

電極腳，所述電極腳可拆卸地設(shè)置所述加熱器的底部。