[发明专利]单晶炉热场加热器及单晶炉

说明书

本公开提供了一种单晶炉热场加热器及单晶炉，包括：底部加热器，底部加热器包括加热器主体和罩设于加热器主体外的绝缘保护罩，底部加热器通过绝缘轴承套固定于坩埚的坩埚轴上；至少一组导向组件，导向组件包括导轨和滑动件，导轨设置在底部加热器的侧面，导轨的导向方向与坩埚轴的轴向相同，滑动件连接至底部加热器，且滑动件以可移动方式设置在导轨上，滑动件在底部加热器带动下沿导轨运动。本公开提供的单晶炉热场加热器及单晶炉，阻止了氩气流对加热器主体的侵蚀及SiO₂在加热器主体上的沉积，提高加热器使用寿命，减少热量损失，保证了坩埚底部温度场的恒定，避免了硅溶液沉积，提升晶棒的整体品质。

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。加热器分为主环形加热器和底部加热器，主加热器承担着单晶炉的主要热量输出，但底部加热器也有着重要的作用，一方面，底部加热器是在初始化料阶段承担着底部的热量输出，对顺利完成化料有着很重要的作用；另一方面，底部加热器是在后续晶棒(Body)长晶阶段起着保温和防底部硅溶液沉积的作用。

但是，在相关技术中，底部加热器是固定在底部绝缘毡的上面，其通过电极螺栓与底部电极相连。而随着Body长晶过程的进行，石英坩埚中的硅溶液不断减少，硅溶液液面不断下降，为了保证Melt Gap(硅溶液液面到导流筒底部的距离)保持在一定范围内，坩埚轴要托着坩埚及溶液向上移动，而此时底部加热器无法移动，这就使得底部加热器与坩埚的距离越来越大。随着距离的不断增大，对于坩埚底部的保温严重不足，会出现底部硅溶液的沉积现象。这一方面会影响拉晶的进一步进行，另一方面会影响晶棒的尺寸和整体的品质。

同时，相关技术中底部加热器没有保护装置，其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，而且在相应位置会发生SiO2的沉积，这极大地缩小了边部加热器的使用寿命。

发明内容

本公开实施例提供了一种单晶炉热场加热器及单晶炉，解决Body长晶过程中底部温度场不稳定等问题，具有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，并且，解决相关技术中底部加热器受氩气流侵蚀及SiO2沉积的问题。

本公开实施例所提供的技术方案如下：

一方面，本公开实施例提供了一种单晶炉热场加热器组件，包括：

设置于单晶炉热场内的坩埚底部的底部加热器，所述底部加热器包括加热器主体和罩设于所述加热器主体外的绝缘保护罩，所述加热器主体的中部设第一通孔，所述绝缘保护罩与所述第一通孔对应的位置设有第二通孔，所述第一通孔和所述第二通孔内设有绝缘轴承套，所述底部加热器通过所述绝缘轴承套固定于所述坩埚的坩埚轴上，以使所述底部加热器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底部加热器的侧面，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底部加热器，且所述滑动件以可移动方式设置在所述导轨上，所述滑动件在所述底部加热器带动下沿所述导轨运动。

示例性的，所述加热器主体呈盘型结构，包括相背设置的第一盘面和第二盘面，所述第一盘面为面向所述坩埚底部的一面，所述第二盘面为背向所述坩埚底部的一面；所述绝缘保护罩包括相互扣合的第一罩体和第二罩体，所述第一罩体罩设于所述第一盘面所在一侧，所述第二罩体罩设于所述第二盘面一侧。