用于直拉单晶炉热场的三相交流加热器及使用方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111172584A(43)申请公布日2020.05.19(21)申请号202010163129.X(22)申请日2020.03.10(71)申请人浙江海纳半导体有限公司地址324300浙江省衢州市开化县华埠镇万向路5号(72)发明人沈益军潘金平肖世豪周永前饶伟星高海军杨国梁陈洪苏文霞徐斌(74)专利代理机构杭州中成专利事务所有限公司33212代理人金祺(51)Int.Cl.C30B15/14(2006.01)C30B29/06(2006.01)C30B30/04(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图9页(54)发明名称用于直拉单晶炉热场的三相交流加热器及使用方法(57)摘要本发明公开了一种用于直拉单晶炉热场的三相交流加热器，包括分别位于正三角形3个端点的三个加热器脚；三个加热器叶片组件围合形成一个圆筒，相邻的加热器叶片组件之间设有间隙Ⅰ；所述三个加热器脚位于圆筒的内表面的底部；在2个相邻的加热器叶片组件之间设置一个加热器脚。本发明还同时公开了该三相交流加热器的使用方法。本发明利用三相交流加热器形成内部磁场，不仅起到横向磁场和旋转磁场的作用，而且节省了外置磁场设备的造价及运维费用，大大降低了产品的生产成本。CN111172584ACN111172584A权利要求书1/1页1.用于直拉单晶炉热场的三相交流加热器，其特征是：包括分别位于正三角形3个端点的三个加热器脚(1)；三个加热器叶片组件围合形成一个圆筒，相邻的加热器叶片组件之间设有间隙Ⅰ；所述三个加热器脚(1)位于圆筒的内表面的底部；在2个相邻的加热器叶片组件之间设置一个加热器脚(1)；每个加热器叶片组件由相互对称的加热器叶片Ⅰ(21)和加热器叶片Ⅱ(22)组成；加热器叶片Ⅰ(21)和加热器叶片Ⅱ(22)之间设有间隙Ⅱ，加热器叶片Ⅰ(21)和加热器叶片Ⅱ(22)的顶部相连，加热器叶片Ⅰ(21)的底部与一个加热器脚(1)相连，加热器叶片Ⅱ(22)的底部与另一个加热器脚(1)相连。2.根据权利要求1所述的用于直拉单晶炉热场的三相交流加热器，其特征是：加热器叶片Ⅰ(21)和加热器叶片Ⅱ(22)的顶部通过连接件相连。3.根据权利要求1或2所述的用于直拉单晶炉热场的三相交流加热器，其特征是：所述间隙Ⅰ的宽度＝间隙Ⅱ的宽度。4.根据权利要求3所述的用于直拉单晶炉热场的三相交流加热器，其特征是：间隙Ⅰ的宽度为6～12mm。5.如权利要求1～4任一所述的三相交流加热器的使用方法，其特征是：三相交流加热器被至于直拉单晶炉内，坩埚被置于由3个加热器叶片组件围合形成的圆筒内；由三相交流加热器对坩埚内的物料进行加热；三相交流加热器的供电电源为交流电源。2CN111172584A说明书1/5页用于直拉单晶炉热场的三相交流加热器及使用方法技术领域[0001]本发明涉及直拉单晶炉热场技术领域，特别是涉及一种用于直拉单晶炉热场的三相交流加热器及使用方法。背景技术[0002]直拉单晶炉是在惰性气体(氩气为主)环境中，使用加热器将多晶硅等多晶材料熔化，并采用直拉法生长无位错单晶的设备。加热器是单晶炉热场的核心部件，提供多晶熔化长晶的热能，目前使用最多的加热器是圆筒鸟笼状石墨加热器，底部一般有两个或四个连接电极的脚，图1所示为两个脚的石墨加热器。单晶炉的供电电源通常为低压大电流的直流电源，一般要求电源的输出功率在0～180KW，输出电压在0～60V范围内可调，输出电流在0～3000A范围内可调，电源的正负电极连接加热器脚，提供电能转换为热能。[0003]采用传统的用直拉法生长晶体时，采用以加热器围绕坩埚外部的加热方式，坩埚中熔体由于温度场的非均匀性，存在温度梯度产生的熔体热对流，熔体易出现涡流，晶体-熔体界面形状、温度梯度以及杂质浓度分布的均匀性难于控制，不易达到点缺陷的平衡。[0004]所以，为了使直拉单晶的杂质分布以及与杂质有关的材料特性得到比较全面改善，在晶体生长时向熔体空间引入外加磁场，导电熔体在磁场中运动(对流)时要受到洛伦兹力的阻滞，该方法即为磁场直拉单晶技术。目前最常用的为横向磁场，图2为横向磁场、磁力线方向和熔体对流方向示意图，将单晶炉配置在横向磁场的两个磁极之间，让磁力线平行横穿单晶炉内的硅单晶熔体，即磁力线与熔体的液面平行，磁力线穿过炉体，形成一个磁通路，便形成横向磁场。熔体上下对流方向与磁力线方向成一定的角度，当磁感应强度达到一定大小后，一切宏观对流均因受到洛伦兹力的作用而被阻滞。[0005]单晶炉磁场分为电磁场和永磁场两种。横向电磁场装置是由两个完全相同的独立螺旋管直流线圈、铁芯、磁回路、集水器、分水器、磁场横向和纵向调节及连接机构、冷却供水系统、多路水温循环检测和显示报警系统、双路大功率直流电源以及其它