一種單晶爐用組合式加熱器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供了一種單晶爐用組合式加熱器，包括主加熱器和置于主加熱器下方的副加熱器，副加熱器包括環(huán)形體和底部發(fā)熱體；環(huán)形體上開(kāi)設(shè)有多個(gè)固定發(fā)熱體的孔槽，該多個(gè)孔槽繞環(huán)形體周向均勻布置、沿環(huán)形體的軸向延伸；底部發(fā)熱體的外端與環(huán)形體底端連接、其內(nèi)端向環(huán)形體內(nèi)延伸；底部發(fā)熱體的寬度沿環(huán)形體的徑向向內(nèi)逐漸減?。画h(huán)形體的底端相對(duì)位置處各開(kāi)設(shè)有一豁口，與該豁口的周向兩側(cè)相鄰的短徑底部發(fā)熱體的徑向長(zhǎng)度比其余的底部發(fā)熱體短。該單晶爐用組合式加熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便制造和應(yīng)用，尤其是能大大降低熔料能耗、避免了石英坩堝被撐破的風(fēng)險(xiǎn)，提高生長(zhǎng)單晶成品率和品質(zhì)，降低了單晶硅的氧含量。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種單晶爐用組合式加熱器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于單晶硅制造【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種單晶爐用組合式加熱器。

【背景技術(shù)】
[0002]直拉法單晶硅生長(zhǎng)過(guò)程中，須使用加熱器對(duì)硅料進(jìn)行加熱。在現(xiàn)有技術(shù)條件下，單晶拉制過(guò)程均使用單加熱器作為加熱裝置，單加熱器發(fā)熱區(qū)在加熱器中部，加熱方式單一，且在單晶拉制過(guò)程中，石英坩堝底部不能直接獲得熱量，導(dǎo)致其存在以下缺點(diǎn):
[0003]1、單加熱器發(fā)熱區(qū)熱量輻射面積有限，熔料過(guò)程中，原料不能完全受熱，熱量不能充分利用，熔料能耗大。
[0004]2、熔料過(guò)程中，石英坩堝底部不能直接獲得熱量，處于加熱器發(fā)熱區(qū)的低溫區(qū)。從而會(huì)出現(xiàn)石英坩堝中上部原料比石英坩堝底部原料先熔化，當(dāng)石英坩堝中上部原料熔化后流向石英坩堝底部，熔硅與未熔原料接觸再結(jié)晶，易撐破石英坩堝，產(chǎn)生漏硅。
[0005]3、單加熱器，熔料過(guò)程中，石英坩堝內(nèi)原料自上而下熔化，中下部原料熔化時(shí)產(chǎn)生的揮發(fā)物及氣泡不能及時(shí)排除，導(dǎo)致生長(zhǎng)單晶成品率低、品質(zhì)差。
[0006]4、單加熱器，原料熔化時(shí)間長(zhǎng)，延長(zhǎng)了熔硅與石英坩堝的反應(yīng)時(shí)間，導(dǎo)致生長(zhǎng)的單晶硅氧含量增加。
[0007]為克服單加熱器存在諸多缺陷，CN102758245A的發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)了一種除氧型單晶爐，其主要通過(guò)置于石英坩堝上方和下方的上加熱器和下加熱器，實(shí)現(xiàn)同時(shí)給石英坩堝上下加熱，以上加熱器為主加熱器進(jìn)行生長(zhǎng)，使熱場(chǎng)的底部溫度下降且不影響晶體的生長(zhǎng)，減小了傳統(tǒng)熱場(chǎng)頂部與底部的溫差。采用復(fù)合式熱系統(tǒng)降氧機(jī)理，減小了熔體熱對(duì)流，從而抑制了氧從坩堝壁向熔體的輸運(yùn)，降低了晶體中的氧含量。
[0008]但是其采用的上加熱器和下加熱器均為方波狀環(huán)形加熱器，都是圍繞石英坩堝的側(cè)壁進(jìn)行加熱，沒(méi)有直接對(duì)石英坩堝的底面進(jìn)行加熱，依舊存在前述1、2和3三個(gè)方面的技術(shù)缺陷。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本實(shí)用新型的目的是克服【背景技術(shù)】中所述的技術(shù)缺陷，以充分利用燃料、提升生產(chǎn)安全性、單晶生成率和合格率，同時(shí)降低單晶硅氧含量。
[0010]為達(dá)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種單晶爐用組合式加熱器，包括主加熱器和置于主加熱器下方的副加熱器，副加熱器包括環(huán)形體和底部發(fā)熱體；
[0011]所述環(huán)形體上開(kāi)設(shè)有多個(gè)固定發(fā)熱體的孔槽，該多個(gè)孔槽繞環(huán)形體周向均勻布置、沿環(huán)形體的軸向延伸；
[0012]底部發(fā)熱體的外端與環(huán)形體底端連接、其內(nèi)端向環(huán)形體內(nèi)延伸；
[0013]底部發(fā)熱體的寬度沿環(huán)形體的徑向向內(nèi)逐漸減??；
[0014]環(huán)形體的底端相對(duì)位置處各開(kāi)設(shè)有一豁口，與該豁口的周向兩側(cè)相鄰的短徑底部發(fā)熱體的徑向長(zhǎng)度比其余的底部發(fā)熱體短。
[0015]垂直于所述豁口的水平中線的方向上的相對(duì)的兩個(gè)加寬底部發(fā)熱體的寬度大于底部發(fā)熱體，且該加寬底部發(fā)熱體上設(shè)置有安裝孔。
[0016]所述多個(gè)底部發(fā)熱體的內(nèi)端端面為共圓弧形面。
[0017]所述多個(gè)底部發(fā)熱體與環(huán)形體通過(guò)弧形段連接。
[0018]所述孔槽下端沿底部發(fā)熱體的徑向中線向內(nèi)延伸，形成孔槽底部延伸段，該孔槽底部延伸段的徑向長(zhǎng)度小于底部發(fā)熱體的徑向長(zhǎng)度。
[0019]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便制造和應(yīng)用，尤其是能大大降低熔料能耗、避免了石英坩堝被撐破的風(fēng)險(xiǎn)，提高生長(zhǎng)單晶成品率和品質(zhì)，降低了單晶硅的氧含量。
[0020]豁口處減少副加熱器底部橫向發(fā)熱區(qū)的面積，從而降低熱量對(duì)爐底的輻射。
[0021]原料全部熔化完成后，副加熱器功率設(shè)置為0KW，將石英坩堝位置調(diào)整為引晶位置，進(jìn)入正常拉晶工藝步驟，節(jié)省能耗。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是一種單晶爐用組合式加熱器的副加熱器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2是副加熱器底部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖3是實(shí)施例提供的單晶爐用組合式加熱器應(yīng)用示意圖。
[0025]附圖標(biāo)記說(shuō)明:1、環(huán)形體；2、發(fā)熱體；3、孔槽；4、豁口 ；5、弧形段；6、安裝孔；7、石英坩堝；8、燃料；9、主加熱器；10、副加熱器；20、21，短徑底部發(fā)熱體；22、23，加寬底部發(fā)熱體。

【具體實(shí)施方式】
[0026]圖1所示為本實(shí)施例提供的一種單晶爐用組合式加熱器中的置于主加熱器下方的副加熱器結(jié)構(gòu)示意圖，副加熱器包括環(huán)形體I和底部發(fā)熱體2 ;從此圖中可以看出，環(huán)形體I上開(kāi)設(shè)有多個(gè)固定發(fā)熱體的孔槽3，該多個(gè)孔槽3繞環(huán)形體I周向均勻布置、沿環(huán)形體I的軸向延伸，其下端沿底部發(fā)熱體2的徑向(環(huán)形體I的直徑方向)向內(nèi)延伸，形成圖2所示的孔槽底部延伸段30，該孔槽底部延伸段30的徑向長(zhǎng)度小于底部發(fā)熱體2的徑向長(zhǎng)度。
[0027]由圖1清晰可見(jiàn)，底部發(fā)熱體2的外端通過(guò)弧形段5與環(huán)形體I底端弧形連接、其內(nèi)端向環(huán)形體I內(nèi)延伸，結(jié)合圖2可以看出，該多個(gè)底部發(fā)熱體2的內(nèi)端端面為共圓弧形面，即其向內(nèi)延伸的徑向長(zhǎng)度相同。
[0028]而為了避免，沿徑向向內(nèi)延伸的多個(gè)底部發(fā)熱體2彼此交接，本實(shí)施例特將底部發(fā)熱體2的寬度設(shè)計(jì)為沿環(huán)形體I的徑向向內(nèi)逐漸減小，以確保相鄰的底部發(fā)熱體2之間始終有合適的間隙。
[0029]從圖1可以看出，本實(shí)施例提供的副加熱器，總體上呈碗狀設(shè)計(jì)，而其設(shè)計(jì)在環(huán)形體I上的相對(duì)的兩個(gè)豁口 4 (環(huán)形體I的底端相對(duì)位置處)，主要是為了減少副加熱器底部橫向發(fā)熱區(qū)的面積，從而降低熱量對(duì)爐底的輻射，與每一豁口 4的周向(環(huán)形體I的圓周方向)兩側(cè)相鄰的短徑底部發(fā)熱體20、21的徑向長(zhǎng)度比其余的底部發(fā)熱體2短。垂直于豁口4的水平中線的方向上的相對(duì)的兩個(gè)加寬底部發(fā)熱體22、23的寬度大于底部發(fā)熱體2，且該加寬底部發(fā)熱體22、23上設(shè)置有安裝孔6。
[0030]參見(jiàn)圖3，在直拉法單晶硅制備工藝中，使用本實(shí)施例提供的組合式加熱器時(shí)，副加熱器10呈碗狀結(jié)構(gòu)，處于石英坩堝7及原料8下部，進(jìn)入熔料過(guò)程后，副加熱器10和主加熱器9同時(shí)加熱，石英坩堝7和原料8同時(shí)受熱，直至原料全部熔化完成后，副加熱器10功率設(shè)置為0KW，將石英坩堝3位置調(diào)整為引晶位置，進(jìn)入正常拉晶工藝步驟。料化完將堝位升起后，就不再需要副加熱器加熱了，節(jié)省能耗。
[0031]整個(gè)過(guò)程中，組合式加熱器采用主、副加熱器，副加熱器呈碗狀結(jié)構(gòu)，處于石英坩堝底部，熱量輻射面積大，熔料過(guò)程中原料充分受熱，熔料能耗大大降低。采用組合式加熱器，石英坩堝底部原料先熔化，不存在石英坩堝中上部原料熔化后流向石英坩堝底部，導(dǎo)致熔硅與未熔原料接觸再結(jié)晶，撐破石英坩堝產(chǎn)生漏硅的風(fēng)險(xiǎn)。采用組合式加熱器，石英坩堝內(nèi)原料自下而上熔化，中下部原料熔化時(shí)產(chǎn)生的揮發(fā)物及氣泡可沿原料縫隙順利排出，提高了生長(zhǎng)單晶成品率及品質(zhì)。采用組合式加熱器，化料時(shí)間縮短，從而縮短了熔硅與石英坩堝的反應(yīng)時(shí)間，降低了生長(zhǎng)的單晶硅氧含量。
[0032]以上列舉僅僅是對(duì)本實(shí)用新型的舉例說(shuō)明，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的保護(hù)范圍的限制，凡是與本實(shí)用新型相同或相似的設(shè)計(jì)均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種單晶爐用組合式加熱器，包括主加熱器和置于主加熱器下方的副加熱器，其特征在于:所述副加熱器包括環(huán)形體(I)和底部發(fā)熱體(2)； 所述環(huán)形體(I)上開(kāi)設(shè)有多個(gè)孔槽(3)，該多個(gè)孔槽(3)繞環(huán)形體(I)周向均勻布置，并沿環(huán)形體(I)的軸向延伸； 底部發(fā)熱體(2)的一端與環(huán)形體(I)底端連接、另一端向環(huán)形體(I)內(nèi)延伸； 底部發(fā)熱體(2)的寬度沿環(huán)形體(I)的徑向向內(nèi)逐漸減小； 環(huán)形體(I)的底端相對(duì)位置處各開(kāi)設(shè)有一豁口(4)，與該豁口(4)的周向兩側(cè)相鄰的短徑底部發(fā)熱體(20、21)的徑向長(zhǎng)度比其余的底部發(fā)熱體(2)短。
2.如權(quán)利要求1所述的單晶爐用組合式加熱器，其特征在于:垂直于所述豁口(4)的水平中線的方向上的相對(duì)的兩個(gè)加寬底部發(fā)熱體(22、23)的寬度大于底部發(fā)熱體(2)，且該加寬底部發(fā)熱體(22、23)上設(shè)置有安裝孔(6)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的單晶爐用組合式加熱器，其特征在于:所述多個(gè)底部發(fā)熱體(2)的內(nèi)端端面為共圓弧形面。
4.如權(quán)利要求1或2所述的單晶爐用組合式加熱器，其特征在于:所述多個(gè)底部發(fā)熱體(2)與環(huán)形體(I)通過(guò)弧形段(5)連接。
5.如權(quán)利要求1或2所述的單晶爐用組合式加熱器，其特征在于:所述孔槽(3)下端沿底部發(fā)熱體(2)的徑向中線向內(nèi)延伸，形成孔槽底部延伸段(30)，該孔槽底部延伸段(30)的徑向長(zhǎng)度小于底部發(fā)熱體(2)的徑向長(zhǎng)度。
【文檔編號(hào)】C30B15/14GK203923445SQ201420283369
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】張?chǎng)? 李強(qiáng), 白喜軍, 白忠學(xué) 申請(qǐng)人:寧夏隆基硅材料有限公司