[实用新型]一种新型直拉硅单晶炉底部加热器

说明书

本实用新型提供一种新型直拉硅单晶炉底部加热器，包括两组对位设置的第一加热部和第二加热部，所述第一加热部与所述第二加热部串联连接且轴对称设置；所述第一加热部包括串联连接的U型体和分设在所述U型体两侧的W型体，所述W型体位于所述第一加热部外缘处，所述U型体与所述W型体共同形成一体式结构；所述第二加热部包括两组串联对称设置阶梯状弯曲体，所述弯曲体横向宽度从靠近所述第一加热部一端到远离所述第一加热部一端递增；两组所述第一加热部与所述第二加热部内缘共同形成一内切椭圆形空隙。本实用新型可使单晶头部间隙氧含量降低，提高硅单晶质量，晶体成晶率提高5％，底部加热器打火率降低到0.1％以下，降低生产成本。

技术领域

本实用新型属于直拉硅单晶拉制配件技术领域，尤其是涉及一种新型直拉硅单晶炉底部加热器。

背景技术

直拉法生长单晶硅是目前生产单晶硅最广泛的应用技术，随着市场竞争加剧，成本压力增加，因此现单晶硅制造商通过增加装料量提高理论产能来降低成本。而为了维持单晶正常生长需要增加底部加热器，因此底部加热器成为当前直拉单晶炉的重要系统之一。底部加热器的主要作用是：第一、保证单晶生长所需的温度梯度，维持单晶正常生长，保证单晶成晶率；第二、为石英坩埚底部提供热量，从而降低主加热器功率，延长主加热器使用寿命；第三、与主加热器配合使用，使硅料加热熔化过程中温度更均匀，有效避免了单一主加热器加热过程中局部过热导致石英坩埚变形的问题，因此可有效增加装料量，降低单晶硅生产成本。

中国专利CN205711040U公开的一种单晶硅石墨底部加热器，包括底部加热器本体和电极脚。所述的底部加热器本体包括沿左右方向对称布置的连接板，两个所述的连接板之间设置有沿上下方向对称布置的发热体。所述发热体包括第一蛇形体，和位于两个所述第一蛇形体之间的第二蛇形体，所述的第一蛇形体和第二蛇形体共同形成一个“T”字形。所述的发热体和连接板共同形成了中间具有第一空隙的“十”字结构，且所述第一空隙的内切圆的直径大于所述托盘底部的直径。所述的连接板上通过螺纹连接有电极脚。该结构中靠近中心的第一加热体与第二加热体面积较大，而单晶炉底部排气孔分布在边缘，导致在第一加热体、第二加热体上沉积的氧化物及其他挥发物无法有效通过气流排除，导致加热器打火的概率增加，同时导致单晶生长稳定性差、加热器使用寿命短，生产成本较高。

同时上述专利中，加热器中心部分主要由面积较大的第一加热体与第二加热体组成，边缘部分由面积较小的蛇形体组成，在加热过程中形成中心部分温度高边缘部分温度低的温度分布，进而石英坩埚中的硅溶液的温度分布也呈此分布。该温度分布下，硅溶液从温度高的位置流向温度低的位置，硅溶液呈现从中心流向边缘的状态。同时直拉法生长单晶的过程中石英坩埚一直是旋转的，这样在离心力的作用下，硅溶液也呈现从中心流向边缘的状态。因此，该加热器所产生的温度梯度使硅溶液热对流与石英坩埚旋转产生的强迫对流相一致，加速了硅溶液从中心流向边缘的速度，增加了硅溶液对石英坩埚表面的冲击力，加速了硅溶液与石英坩埚的反应(Si(液)+SiO₂(固) ＝2SiO(液))，硅溶液氧含量增加，最终使拉制出的单晶硅氧含量增加，单晶质量下降。

发明内容

本实用新型要解决的问题是提供一种新型直拉硅单晶炉底部加热器，尤其是适用于大投料量、大尺寸单晶硅的拉制，保证底部合适的温度梯度，降低单晶间隙氧含量，提升单晶品质，提高单晶成晶率，降低加热器打火率，降低成本。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种新型直拉硅单晶炉底部加热器，包括两组对位设置的第一加热部和第二加热部，所述第一加热部与所述第二加热部串联连接且轴对称设置；所述第一加热部包括串联连接的U型体和分设在所述U型体两侧的W型体，所述W型体位于所述第一加热部外缘处，所述U型体与所述W型体共同形成一体式结构；所述第二加热部包括两组串联对称设置阶梯状弯曲体，所述弯曲体横向宽度从靠近所述第一加热部一端到远离所述第一加热部一端递增；两组所述第一加热部与所述第二加热部内缘共同形成一内切椭圆形空隙。