[发明专利]单晶炉热场加热器及单晶炉

说明书

本公开实施例提供了一种单晶炉热场加热器及单晶炉，所述单晶炉热场加热器包括：边部主加热器及辅助加热器，所述边部主加热器和所述辅助加热器均为两端开口的筒状结构，所述边部主加热器和所述辅助加热器均包括相对的顶部开口端和底部开口端；所述辅助加热器套设于所述边部主加热器外，且所述辅助加热器的顶部开口端伸出所述边部主加热器的顶部开口端外。本公开实施例提供的单晶炉热场加热器及单晶炉，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的加热区域很小，加热不均匀， 在保证温度场一定的情况下，耗电量会增加，这不利于成本节约；并且，边部 主加热器通常都是电阻加热器，其升温比较慢，加热响应时间较长，在化料阶 段耗时较长，这极大地增加了时间成本，同时一个电阻加热器很难保证熔硅液 面固、液、气三相点的温度场的稳定性，温度场的不稳定将导致局部热冲击的 形成，这不利于晶棒的无缺陷生长。

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，包括：边部主加热器及辅助加热器，所述边部主 加热器和所述辅助加热器均为两端开口的筒状结构，所述边部主加热器和所述 辅助加热器均包括相对的顶部开口端和底部开口端；所述辅助加热器套设于所 述边部主加热器外，且所述辅助加热器的顶部开口端伸出所述边部主加热器的 顶部开口端外。

示例性的，所述辅助加热器包括：

保护壳体，所述保护壳体环绕所述边部主加热器设置；

电磁感应线圈，所述电磁感应线圈容置于所述保护壳体内。

示例性的，所述保护壳体包括：相互扣合的内壳体和外壳体，所述内壳体 和所述外壳体均呈筒状，所述内壳体罩设在所述边部主加热器的外周侧，所述 外壳体套设在所述内壳体外，并与所述内壳体之间形成空腔；所述内壳体包括 与所述外壳体配合形成所述空腔的第一内侧壁，所述电磁感应线圈容置于所述 空腔内，且所述电磁感应线圈从所述内壳体的顶部开口端向所述内壳体的底部 开口端、呈螺旋状缠绕于所述第一内侧壁上，且所述电磁感应线圈的两端分别 伸至所述保护壳体外。

示例性的，所述内壳体的顶部开口端设有台阶状的第一边沿，所述外壳体 的顶部开口端边缘设有台阶状的第二边沿，所述第一边沿和所述第二边沿的台 阶结构相互搭接；所述内壳体的底部开口端边缘设有台阶状的第三边沿，所述 外壳体的底部开口端边缘设有台阶状的第四边沿，所述第三边沿和所述第四边 沿的台阶结构相互搭接。

示例性的，所述电磁感应线圈包括多个螺圈；所述内壳体的第一内侧壁上 设有多个第一支撑体，相邻两个所述螺圈之间设置一个所述第一支撑体。

示例性的，所述边部主加热器包括：