[發(fā)明專利]一種支撐電極及加熱器和單晶爐

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202110463329.1
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN113337896A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 沈偉民
• 申請（專利權(quán)）人: 上海新昇半導(dǎo)體科技有限公司
• 主分類號: C30B35/00
• 分類號: C30B35/00;C30B29/06
• 代理公司: 北京磐華捷成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11851
• 代理人: 謝栒

本發(fā)明提供一種支撐電極及加熱器和單晶爐。所述支撐電極包括石墨電極和銅電極，支撐電極為非通電電極，其中，石墨電極位于銅電極的上方，石墨電極為中空結(jié)構(gòu)以減小石墨電極的傳熱截面積，其內(nèi)部填充有隔熱材料以防止石墨電極的輻射熱傳入銅電極，從而降低銅電極的溫度；銅電極上部與石墨電極下部連接，銅電極上部插入石墨電極的中空結(jié)構(gòu)中并與隔熱材料接觸，銅電極下部具有通冷卻水的槽體。本發(fā)明通過減小支撐電極的石墨電極的傳熱截面積，達到減少熱量傳入銅電極的目的，減小了非通電電極的熱量流失，使熱場的熱分布更加均勻。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，具體地，涉及一種支撐電極及加熱器和單晶爐。

背景技術(shù)

在大尺寸半導(dǎo)體硅晶體生長的熱場中，如圖1、2所示，側(cè)部加熱器通常由四個石墨電極支撐起環(huán)狀的加熱器，其中對稱方向的二個為通電電極61，另外二個電極為非通電電極62，只是起固定支撐加熱器6的作用。加熱電流從爐體1的一方的電極座(通常電極座材料為銅，以下稱為銅電極)導(dǎo)入石墨電極，經(jīng)過環(huán)形加熱器的兩個側(cè)路，匯入對面的電極，在對面的銅電極處電流流出。另外的兩側(cè)的銅電極不通電。銅電極和石墨電極的示意圖參考圖3，通電銅電極和非通電銅電極中都通冷卻水7，保持銅電極在合適的溫度以下工作。

由于加熱器的工作溫度很高，通常1650℃至1700℃左右，石墨電極的溫度也相對高，因此有較大的熱量通過銅電極流失。

非通電電極作為支撐電極也同樣有熱量流失，而且此四個電極的熱量流失占晶體生長所消耗功率的10-20％左右，而且非通電石墨電極本身沒有發(fā)生焦耳熱，會導(dǎo)致加熱器在圓周的溫度分布不均勻，成為熱場的熱分布不對稱的原因。

因此，有必要提出一種支撐電極及加熱器和單晶爐，以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

在發(fā)明內(nèi)容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實施方式部分中進一步詳細說明。本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術(shù)方案的保護范圍。

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種支撐電極，所述支撐電極包括石墨電極和銅電極，所述支撐電極為非通電電極，其中，所述石墨電極位于所述銅電極的上方，所述石墨電極為中空結(jié)構(gòu)以減小所述石墨電極的傳熱截面積，其內(nèi)部填充有隔熱材料以防止所述石墨電極的輻射熱傳入所述銅電極，從而降低所述銅電極的溫度；所述銅電極上部與所述石墨電極下部連接，所述銅電極上部插入所述石墨電極的中空結(jié)構(gòu)中并與所述隔熱材料接觸，所述銅電極下部具有通冷卻水的槽體。

可選地，所述中空結(jié)構(gòu)的高度大于內(nèi)徑寬度。

可選地，所述中空結(jié)構(gòu)的高度與內(nèi)徑寬度比大于1.5。

可選地，所述石墨電極采用熱傳導(dǎo)系數(shù)較小的材料。

可選地，所述石墨電極的常溫?zé)醾鲗?dǎo)系數(shù)小于80W/(m·K)，高溫1000℃熱傳導(dǎo)系數(shù)小于40W/(m·K)

可選地，所述隔熱材料為石墨纖維的保溫固氈。

一種加熱器，其包括通電電極和上述的支撐電極。

可選地，所述通電電極和所述支撐電極交叉對稱分布于所述加熱器的四周。

可選地，所述通電電極和所述支撐電極各為兩個。

一種單晶爐，其具有上述的加熱器。

本發(fā)明提供的一種支撐電極及加熱器和單晶爐，采用非通電石墨電極的中空結(jié)構(gòu)，減小石墨電極的傳熱截面積，達到減少熱量傳入銅電極的目的，同時在中空之間填入隔熱材料，可以防止石墨電極的輻射熱傳入銅電極，降低銅電極的溫度，減小非通電電極的熱量流失，使熱場的熱分布更加均勻。

附圖說明