[发明专利]一种单晶炉热场加热器组件及单晶炉

说明书

本公开提供一种单晶炉热场加热器组件及单晶炉，包括：加热器主体；绝缘保护罩，包括套设于加热器主体外侧面的筒状罩体及设置于加热器主体的底部开口端的底部遮挡板，底部遮挡板的中部设有通孔，通孔内设有绝缘轴承套，底部遮挡板通过绝缘轴承套固定于坩埚的坩埚轴上，以使底部遮挡板在坩埚轴带动下运动；导向组件，包括导轨和滑动件，导轨设置在加热器主体的侧面，导轨的导向方向与坩埚轴的轴向相同，滑动件连接至加热器主体，滑动件以可移动方式设置在导轨上，滑动件在加热器主体带动下沿导轨运动。本公开单晶炉热场加热器组件及单晶炉，具有加热效果好、升温快、热场温度稳定等特点，有利于长晶过程中晶棒的无缺陷生长，提高晶棒的良率。

技术领域

本发明涉及半导体晶圆技术领域，尤其涉及一种单晶炉热场加热器组件及单晶炉。

背景技术

拉制单晶硅时，需要使用单晶炉，在特制石英坩埚中，将多晶硅原料融化，然后使用籽晶拉制单晶硅晶棒。随着半导体硅晶圆品质的不断提高，对拉晶过程中晶棒的晶体缺陷有了更高的管控要求。单晶炉的内部结构形成热场(Hot Zone)，而热场的结构及性能直接影响着晶棒的品质，因此热场的设计至关重要。

对于一个单晶炉来说，加热器的设计是热场设计的核心之一。加热器分为主加热器和底部加热器，主加热器也称为边部加热器，设置在坩埚的侧面，底部加热器设置在坩埚的底部。其中边部主加热器承担着单晶炉的主要热量输出，在多晶硅料熔化阶段和后期晶棒长晶(body)阶段都起着重要的作用，其形状及加热区域的大小直接影响着拉晶炉温度场，进而影响晶棒的品质。

但是，相关技术中热场内的边部主加热器没有保护装置，直接裸露在氩气流环境中，在拉晶过程中氩气流会不断侵蚀加热器上表面和外表面，极大地缩小了主加热器的使用寿命；在相应位置会发生SiO₂(二氧化硅)的沉积，去除SiO₂时也会造成加热器的寿命减小。此外，单晶炉内的加热器是固定在底端，随着拉晶的进行，坩埚中溶液逐渐减少，硅溶液的热损失逐渐变大，坩埚轴托着坩埚向上移动，其与加热器的距离不断增大，导致加热效率降低，通常会通过增大加热器功率的方式弥补热损失，而加热功率的调整会引起温度场的波动，导致溶液附近温度场的不稳定，局部会形成热冲击，这对于晶棒的平稳可控生长极为不利。

发明内容

为了解决上述技术问题，本公开实施例提供了一种单晶炉热场加热器组件及单晶炉，具有加热效果好、升温快、热场温度稳定等特点，有利于长晶过程中晶棒的无缺陷生长，提高晶棒的良率。

本公开实施例所提供的技术方案如下：

一种单晶炉热场加热器组件，包括：

加热器主体，为环绕单晶炉热场内的坩埚设置的筒状结构，包括顶部开口端、底部开口端、及位于所述顶部开口端与所述底部开口端之间的外周侧面；

绝缘保护罩，包括套设于所述加热器主体外侧面的筒状罩体、及设置于所述加热器主体的底部开口端的底部遮挡板，所述筒状罩体至少覆盖住所述筒状结构的顶部开口端和所述筒状结构的外周侧面，所述底部遮挡板支撑于所述筒状结构的底部开口端，所述底部遮挡板的中部设有通孔，所述通孔内设有绝缘轴承套，所述底部遮挡板通过所述绝缘轴承套固定于所述坩埚的坩埚轴上，以使所述底部遮挡板在所述坩埚轴带动下运动；

及，至少一组导向组件，所述导向组件包括导轨和滑动件，所述导轨设置在所述加热器主体的侧面，所述导轨的导向方向与所述坩埚轴的轴向相同，所述滑动件连接至所述加热器主体，且所述滑动件以可移动方式设置在所述导轨上，所述滑动件在所述加热器主体带动下沿所述导轨运动。

示例性的，所述单晶炉热场加热器组件还包括：用于向所述底部加热器施加电信号的至少两个电极；所述加热器主体上设有至少两个电极连接头；

所述导向组件至少有两组，并分别设置在所述加热器主体的相对两侧，每一所述电极连接头通过一组所述导向组件与一个所述电极电连接；