[发明专利]一种延长直拉单晶炉中主发热体使用寿命、减少其自重的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种延长直拉硅单晶炉中加热部件寿命的方法，特别是一种延长主发热体使用寿命、减少其自重的方法。

背景技术

半导体硅单晶体的大部分用切克劳斯基(Czochralski)法制造。在这种方法中，多晶硅被装进石英埚内，加热熔化，然后，将熔硅略做降温，给予一定的过冷度，把一支特定晶向的硅单晶体(称做籽晶)与熔体硅接触，通过调整熔体的温度和籽晶向上提升速度，使籽晶体长大至近目标直径时，提高提升速度，使单晶体近恒直径生长。在生长过程的尾期，此时埚内的硅熔体尚未完全消失，通过增加晶体的提升速度和调整向埚的供热量将晶体直径渐渐减小而形成一个尾形锥体，当锥体的尖足够小时，晶体就会与熔体脱离，从而完成晶体的生长过程。

直拉硅单晶在制造时大致分为这么几个阶段：装多晶料、抽空、多晶硅熔化、颈及肩的生长、等直径生长、尾部晶体的生长、晶体冷却，其中大部分过程是吸热过程，也就是说要外部供给热量。单晶炉中一般有一个主发热体(石墨制)，在其两端通上直流电，产生热量。

已有的主发热体由多片组成，使用时，将各片围成圆型(与石英埚配合)。每片呈波浪状，波浪状的两个端部带有电极，电极接直流电源，根据炉子所需功率的大小，考虑各片之间的电路的串、并联连接方式。所述的每片波浪状转弯处的内壁和外壁均呈直角(未倒角)Z1、Z2(请见图2a、图2b)。发热体处在吸热体的外面，也就是说，热量是由外向内传导(径向)。随着硅单晶直径的加大(Φ200mm，Φ300mm，Φ300mm以上)，单晶炉热场的尺寸变得越来越大，相对应的，发热体的尺寸变大，重量增加了，在运输和使用过程中损坏它的可能性也增加了。

发明内容

本发明的目的是提供一种延长坩埚中主发热体使用寿命，并减少其自重的方法，该方法简便，使用效果好。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：这种延长直拉单晶炉中主发热体使用寿命、减少其自重的方法是将发热片波浪状转弯处的外壁及内壁的直角做成为圆弧倒角或直边倒角。

可以是将波浪状转弯处的外壁做成圆弧倒角R1或直边倒角C1、C2，将波浪状转弯处的内壁做成圆弧倒角R2或直边倒角B1、B2。

波浪状转弯处的外壁为直边倒角C1、C2，它与发热体轴线的倾角为10-80度，所述的波浪状转弯处的内壁做成直边倒角B1、B2，它与发热体轴线的倾角为10-80度。

所述的直边倒角C1、C2的数值分别为1-200毫米，直边倒角B1、B2的数值分别为1-200毫米。

波浪状转弯处的外壁做成圆弧倒角R1，将波浪状转弯处的内壁做成圆弧倒角R2。

所述的曲率半径R1的数值为10-500毫米；曲率半径R2的数值为2-200毫米。

本发明的优点是：该方法简便，使用效果好，总重量可以减少5％-18％，可以延长主发热体的使用寿命。

附图说明

图1：已有的切克劳斯基(直拉)法硅单晶炉的主剖视图。

图2a：图1中主发热体的主视图

图2b：图2a的A-A向视图

图3a：本发明的一种主发热体的主视图(直边倒角)。

图3b：图3a的B-B向视图。

图4a：本发明的另一种主发热体的主视图(圆弧倒角)。

图4b：图4a的C-C向视图。

具体实施方式

图1中，单晶炉包括：1为籽晶(一种特定晶向的硅单晶体)，13为硅熔体，16为石英埚，14为石墨埚，19为熔化硅表面，3为硅单晶棒，4为上盖板，20为热屏，8为生长室，9为尾气出口，5保温材料，10为下保温，11为中轴，12为底保温，6为测温孔，7为主发热体。

图2a、图2b中，Z1表示发热片波浪状转弯处的外壁为直边直角；Z2波浪转弯处的内壁为直边直角。

图3a、图3b中，波浪状转弯处的外壁为直边倒角C1、C2，其数值为1-200毫米，C1、C2与发热体轴线的倾角为10-80度，(依据发热体的直径的不同)。(所述的轴线即：发热体圆桶的中轴线)。其波浪状转弯处的内壁为倒角B1、B2，其数值为1-200毫米(B1、B2与发热体轴线的倾角为10-80度，“轴线“即发热体圆桶的中轴线)

图4a、图4b中，波浪状转弯处的外壁为圆弧倒角，其曲率半径为R1，波浪状转弯处的内壁为圆弧倒角，其曲率半径为，R1、R2其数值分别为10-500毫米(依据发热体的直径的不同)和2-200毫米(依据发热体的直径的不同)。

实施例1：