[發(fā)明專利]單晶爐熱場加熱器及單晶爐

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011053337.0
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112267147B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發(fā)明（設計）人: 楊文武;沈福哲
• 申請（專利權）人: 西安奕斯偉材料科技有限公司;西安奕斯偉硅片技術有限公司
• 主分類號: C30B15/14
• 分類號: C30B15/14;C30B15/20;C30B29/06
• 代理公司: 北京銀龍知識產(chǎn)權代理有限公司 11243
• 代理人: 許靜;張博

本公開實施例提供了一種單晶爐熱場加熱器及單晶爐，所述單晶爐熱場加熱器包括：邊部主加熱器及輔助加熱器，所述邊部主加熱器和所述輔助加熱器均為兩端開口的筒狀結構，所述邊部主加熱器和所述輔助加熱器均包括相對的頂部開口端和底部開口端；所述輔助加熱器套設于所述邊部主加熱器外，且所述輔助加熱器的頂部開口端伸出所述邊部主加熱器的頂部開口端外。本公開實施例提供的單晶爐熱場加熱器及單晶爐，具有加熱效果好、升溫快、熱場溫度穩(wěn)定等特點，有利于長晶過程中晶棒的無缺陷生長，提高晶棒的良率。

技術領域

本發(fā)明涉及半導體晶圓技術領域，尤其涉及一種單晶爐熱場加熱器及單晶 爐。

背景技術

拉制單晶硅時，需要使用單晶爐，在特制石英坩堝中，將多晶硅原料融化， 然后使用籽晶拉制單晶硅晶棒。隨著半導體硅晶圓品質(zhì)的不斷提高，對拉晶過 程中晶棒的晶體缺陷有了更高的管控要求。單晶爐的內(nèi)部結構形成熱場(Hot Zone)，而熱場的結構及性能直接影響著晶棒的品質(zhì)，因此熱場的設計至關重 要。

對于一個單晶爐來說，加熱器的設計是熱場設計的核心之一。加熱器分為 主加熱器和底部加熱器，主加熱器也稱為邊部加熱器，設置在坩堝的側(cè)面，底 部加熱器設置在坩堝的底部。其中邊部主加熱器承擔著單晶爐的主要熱量輸出， 在多晶硅料熔化階段和后期晶棒長晶(body)階段都起著重要的作用，其形狀 及加熱區(qū)域的大小直接影響著拉晶爐溫度場，進而影響晶棒的品質(zhì)。

但是，相關技術中熱場內(nèi)的邊部主加熱器的加熱區(qū)域很小，加熱不均勻， 在保證溫度場一定的情況下，耗電量會增加，這不利于成本節(jié)約；并且，邊部 主加熱器通常都是電阻加熱器，其升溫比較慢，加熱響應時間較長，在化料階 段耗時較長，這極大地增加了時間成本，同時一個電阻加熱器很難保證熔硅液 面固、液、氣三相點的溫度場的穩(wěn)定性，溫度場的不穩(wěn)定將導致局部熱沖擊的 形成，這不利于晶棒的無缺陷生長。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術問題，本公開實施例提供了一種單晶爐熱場加熱器及單 晶爐，具有加熱效果好、升溫快、熱場溫度穩(wěn)定等特點，有利于長晶過程中晶 棒的無缺陷生長，提高晶棒的良率。

本公開實施例所提供的技術方案如下：

一種單晶爐熱場加熱器，包括：邊部主加熱器及輔助加熱器，所述邊部主 加熱器和所述輔助加熱器均為兩端開口的筒狀結構，所述邊部主加熱器和所述 輔助加熱器均包括相對的頂部開口端和底部開口端；所述輔助加熱器套設于所 述邊部主加熱器外，且所述輔助加熱器的頂部開口端伸出所述邊部主加熱器的 頂部開口端外。

示例性的，所述輔助加熱器包括：

保護殼體，所述保護殼體環(huán)繞所述邊部主加熱器設置；

電磁感應線圈，所述電磁感應線圈容置于所述保護殼體內(nèi)。

示例性的，所述保護殼體包括：相互扣合的內(nèi)殼體和外殼體，所述內(nèi)殼體 和所述外殼體均呈筒狀，所述內(nèi)殼體罩設在所述邊部主加熱器的外周側(cè)，所述 外殼體套設在所述內(nèi)殼體外，并與所述內(nèi)殼體之間形成空腔；所述內(nèi)殼體包括 與所述外殼體配合形成所述空腔的第一內(nèi)側(cè)壁，所述電磁感應線圈容置于所述 空腔內(nèi)，且所述電磁感應線圈從所述內(nèi)殼體的頂部開口端向所述內(nèi)殼體的底部 開口端、呈螺旋狀纏繞于所述第一內(nèi)側(cè)壁上，且所述電磁感應線圈的兩端分別 伸至所述保護殼體外。

示例性的，所述內(nèi)殼體的頂部開口端設有臺階狀的第一邊沿，所述外殼體 的頂部開口端邊緣設有臺階狀的第二邊沿，所述第一邊沿和所述第二邊沿的臺 階結構相互搭接；所述內(nèi)殼體的底部開口端邊緣設有臺階狀的第三邊沿，所述 外殼體的底部開口端邊緣設有臺階狀的第四邊沿，所述第三邊沿和所述第四邊 沿的臺階結構相互搭接。

示例性的，所述電磁感應線圈包括多個螺圈；所述內(nèi)殼體的第一內(nèi)側(cè)壁上 設有多個第一支撐體，相鄰兩個所述螺圈之間設置一個所述第一支撐體。

示例性的，所述邊部主加熱器包括：