[发明专利]一种支撑电极及加热器和单晶炉

说明书

本发明提供一种支撑电极及加热器和单晶炉。所述支撑电极包括石墨电极和铜电极，支撑电极为非通电电极，其中，石墨电极位于铜电极的上方，石墨电极为中空结构以减小石墨电极的传热截面积，其内部填充有隔热材料以防止石墨电极的辐射热传入铜电极，从而降低铜电极的温度；铜电极上部与石墨电极下部连接，铜电极上部插入石墨电极的中空结构中并与隔热材料接触，铜电极下部具有通冷却水的槽体。本发明通过减小支撑电极的石墨电极的传热截面积，达到减少热量传入铜电极的目的，减小了非通电电极的热量流失，使热场的热分布更加均匀。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种支撑电极及加热器和单晶炉。

背景技术

在大尺寸半导体硅晶体生长的热场中，如图1、2所示，侧部加热器通常由四个石墨电极支撑起环状的加热器，其中对称方向的二个为通电电极61，另外二个电极为非通电电极62，只是起固定支撑加热器6的作用。加热电流从炉体1的一方的电极座(通常电极座材料为铜，以下称为铜电极)导入石墨电极，经过环形加热器的两个侧路，汇入对面的电极，在对面的铜电极处电流流出。另外的两侧的铜电极不通电。铜电极和石墨电极的示意图参考图3，通电铜电极和非通电铜电极中都通冷却水7，保持铜电极在合适的温度以下工作。

由于加热器的工作温度很高，通常1650℃至1700℃左右，石墨电极的温度也相对高，因此有较大的热量通过铜电极流失。

非通电电极作为支撑电极也同样有热量流失，而且此四个电极的热量流失占晶体生长所消耗功率的10-20％左右，而且非通电石墨电极本身没有发生焦耳热，会导致加热器在圆周的温度分布不均匀，成为热场的热分布不对称的原因。

因此，有必要提出一种支撑电极及加热器和单晶炉，以解决上述问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

针对现有技术的不足，本发明提出了一种支撑电极，所述支撑电极包括石墨电极和铜电极，所述支撑电极为非通电电极，其中，所述石墨电极位于所述铜电极的上方，所述石墨电极为中空结构以减小所述石墨电极的传热截面积，其内部填充有隔热材料以防止所述石墨电极的辐射热传入所述铜电极，从而降低所述铜电极的温度；所述铜电极上部与所述石墨电极下部连接，所述铜电极上部插入所述石墨电极的中空结构中并与所述隔热材料接触，所述铜电极下部具有通冷却水的槽体。

可选地，所述中空结构的高度大于内径宽度。

可选地，所述中空结构的高度与内径宽度比大于1.5。

可选地，所述石墨电极采用热传导系数较小的材料。

可选地，所述石墨电极的常温热传导系数小于80W/(m·K)，高温1000℃热传导系数小于40W/(m·K)

可选地，所述隔热材料为石墨纤维的保温固毡。

一种加热器，其包括通电电极和上述的支撑电极。

可选地，所述通电电极和所述支撑电极交叉对称分布于所述加热器的四周。

可选地，所述通电电极和所述支撑电极各为两个。

一种单晶炉，其具有上述的加热器。

本发明提供的一种支撑电极及加热器和单晶炉，采用非通电石墨电极的中空结构，减小石墨电极的传热截面积，达到减少热量传入铜电极的目的，同时在中空之间填入隔热材料，可以防止石墨电极的辐射热传入铜电极，降低铜电极的温度，减小非通电电极的热量流失，使热场的热分布更加均匀。

附图说明