[发明专利]单晶炉双相复合换热器、单晶炉和换热方法

说明书

本发明涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种单晶炉双相复合换热器、单晶炉和换热方法；单晶炉双相复合换热器包括换热壳体和分隔板，换热壳体包括相互连接且间隔分布的内壳和外壳，内壳的内壁和外壳的内壁之间形成换热腔，内壳的外壁围合形成提拉通道；分隔板连接于内壳的内壁和外壳的内壁之间，用于将换热腔分隔为水冷换热腔和相变换热腔，其中，水冷换热腔位于相变换热腔的上方，水冷换热腔用于循环冷却水，相变换热腔用于盛装有机换热介质、并用于容纳有机换热介质挥发形成的气相换热介质。本发明的单晶炉双相复合换热器和换热方法能够稳定、可靠地控制纵向温度梯度，以保证晶体在高拉速下稳定地生长，提高晶体生产效率。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种单晶炉双相复合换热器、单晶炉和换热方法。

背景技术

直拉法生长单晶硅是目前应用较广的一种单晶硅生产技术。用直拉法生长单晶硅时，单晶炉为核心生产设备之一；现有技术提供的单晶炉包括加热器、坩埚和提拉头；加热器设置在坩埚的外侧，用于对坩埚加热，而硅料则在坩埚内受热熔化形成硅熔体；提拉头将籽晶浸入硅熔体中，在籽晶下方生长并提拉单晶棒。

采用直拉法生长单晶硅时，降低成本最直接的方式即为提高生产效率；而提高晶体生长的速度是提高生产效率最主要的方法之一。又有相关技术为了提高晶体生长的速度，给单晶炉配置了换热器，以利用换热器带走结晶释放的潜热，增加晶体纵向温度梯度，以提高晶体生长速度。

但是，相关技术提供的换热器对于纵向温度梯度的提高效果有限，且不便于稳定地控制纵向温度梯度，难以保证晶体在高拉速下稳定地生长，即难以保证晶体高质量的快速生长。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单晶炉双相复合换热器、单晶炉和换热方法，该单晶炉双相复合换热器和对应的换热方法能够稳定、可靠地控制纵向温度梯度，以保证晶体在高拉速下稳定地生长，即保证晶体高质量的快速生长，提高晶体生产效率。

本发明的实施例是这样实现的：

第一方面，本发明提供一种单晶炉双相复合换热器，包括：

换热壳体，换热壳体包括相互连接且间隔分布的内壳和外壳，内壳的内壁和外壳的内壁之间形成换热腔，内壳的外壁围合形成提拉通道；

分隔板，分隔板连接于内壳的内壁和外壳的内壁之间，用于将换热腔分隔为水冷换热腔和相变换热腔，其中，水冷换热腔位于相变换热腔的上方，水冷换热腔用于循环冷却水，相变换热腔用于盛装有机换热介质、并用于容纳有机换热介质挥发形成的气相换热介质。

在可选的实施方式中，分隔板朝向相变换热腔的一侧设置有多个凹槽。

在可选的实施方式中，多个凹槽的总面积占分隔板朝向相变换热腔的一侧的表面积的60-70%。

在可选的实施方式中，单晶炉双相复合换热器还包括底板，底板连接于内壳和外壳之间，且底板分布于相变换热腔远离分隔板的一端；

底板朝向相变换热腔的一侧连接有多个凸起。

在可选的实施方式中，多个凸起的总面积占底板朝向所述相变换热腔的一侧的表面积的50-60%。

在可选的实施方式中，凸起的高度大于或等于0.1mm。

在可选的实施方式中，凸起由疏水材料制备，底板由亲水材料制备。

在可选的实施方式中，相变换热腔包括从上至下依次连通的气相区和液相区，内壳包括依次连接的第一段和第二段，外壳包括依次连接的第三段和第四段，第一段和第三段相对且间隔设置，且两者之间形成气相区，气相区用于容纳气相换热介质；第二段和第四段相对且间隔设置，且两者之间形成液相区，液相区用于盛装有机换热介质；其中，