專利名稱：用于晶體生長裝置的電阻加熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明在總體上涉及在生長單晶硅錠中使用的晶體生長裝置，更特別地涉及用于這種晶體生長裝置的電阻加熱器。
單晶硅是大多數(shù)用于制造半導(dǎo)體電子元件過程的原材料，它通常是用所謂的直拉(“Cz”)法制備。晶體的生長是在拉晶爐中進(jìn)行。在此方法中，將多晶硅(“聚硅”)裝到坩堝中，并通過一包圍坩堝側(cè)壁外表面的加熱器熔化。使籽晶與坩堝中熔化的硅發(fā)生接觸，并通過用拉晶機(jī)緩慢提起來生長單晶錠。在形成晶頸完成之后，通過降低提拉速率和/或熔化溫度來增大晶錠的直徑，直到達(dá)到所希望的或目標(biāo)直徑。然后通過控制提拉速率和熔化溫度，同時(shí)補(bǔ)充坩堝中下降的熔體液面，來生長晶錠的圓柱形主體，該圓柱形主體具有一近似恒定的直徑。在生長過程接近結(jié)束，但在坩堝騰空熔化的硅之前，必須逐漸減小晶體的直徑，以便形成一種末端錐體。典型地，該末端錐體是通過增加拉晶速率和加到坩堝上的熱量來形成。當(dāng)直徑變得足夠小時(shí)，則使晶體與熔體分開。
用來熔化坩堝中硅的加熱器典型地是電阻加熱器，其中電流流過用電阻性加熱材料(比如，石墨)制成的加熱元件。對電流流動(dòng)的阻力產(chǎn)生熱量，該熱量從加熱元件輻射到坩堝和裝在其中的硅上。加熱元件包括若干垂直取向的加熱分段，它們以并列關(guān)系配置并相互連接，以便限定一蛇形的外形。也就是說，各相鄰的分段在該分段的頂部或底部處以交替的方式相互連接，以便整個(gè)加熱元件形成一連續(xù)的電路。蛇形的外形通過將垂直延伸的槽切割(亦即，鋸)成一種由電阻性材料制成的管件來形成。各向下和向上延伸的槽交替式從加熱元件的頂部延伸到剛好離底部不遠(yuǎn)，在此處將相鄰的分段的底部連接，并從加熱元件的底部延伸到剛好離頂部不遠(yuǎn)，在此處將相鄰分段的頂部連接。由加熱元件所產(chǎn)生的發(fā)熱能力(heating power)一般是隨各分段的截面積而變。
盡管用于按照直拉生長法生長單晶硅的常規(guī)裝置對生產(chǎn)在各種應(yīng)用中有用的晶錠已經(jīng)令人滿意，但在半導(dǎo)體材料品質(zhì)上作進(jìn)一步改善也是所希望的。由于在半導(dǎo)體材料上形成的集成電路線路的寬度減小，所以晶體中缺陷的存在就變得至關(guān)重要。單晶硅中的大量缺陷在晶體固化之后冷卻時(shí)于晶體生長室中形成。這些缺陷部分是由于存在過量(亦即，超過溶解度限的濃度)的本征點(diǎn)缺陷而引起，這些本征點(diǎn)缺陷通稱為空位和自填隙?？瘴徽缢鼈兊拿炙凳镜?，是由于晶體點(diǎn)陣中硅原子沒有或“空位”所引起的。自填隙是由點(diǎn)陣中存在額外的硅原子產(chǎn)生的。這兩種缺陷嚴(yán)重地影響半導(dǎo)體材料的品質(zhì)。
從熔體生長的硅晶體典型地生長出具有過量的上述本征點(diǎn)缺陷(晶體點(diǎn)陣空位或硅自填隙)其中一種或另一種類型。應(yīng)該理解，硅中這些點(diǎn)缺陷的類型和初始濃度在固化時(shí)變成固定的，它們受比值V/G0控制，此處V是晶體的生長速度或提拉速率，而G0是在固化時(shí)(比如，在液-固界面處)晶體中的瞬時(shí)軸向溫度梯度。當(dāng)V/G0的比值超過臨界值時(shí)，空位的濃度增加。同樣，當(dāng)V/G0的比值降到低于臨界值時(shí)，自填隙的濃度增加。
在控制比值V/G0時(shí)的一個(gè)困難由液-固界面處晶體的軸向溫度梯度不均勻性引起。在上述常規(guī)拉晶裝置中，坩堝的側(cè)壁基本上延伸到裝在坩堝中熔化硅的表面水平面、或熔體表面的上方。隨著固化時(shí)坩堝中熔化的硅體積減少，熔體表面上方露出的側(cè)壁的高度增加。在熔體表面的上方延伸的這部分坩堝側(cè)壁暴露到拉晶機(jī)的較冷的壁之下，以便熱量從坩堝輻射到拉晶機(jī)壁上，因而將此上部坩堝部分冷卻。在熔體表面上方暴露的部分越高，則它就變得越冷。這種坩堝的冷卻，及晶錠暴露到拉晶機(jī)較冷的壁之下，造成熟量從熔體表面上方的這部分晶錠輻射，同時(shí)引起當(dāng)從熔化的硅中向上提拉晶錠時(shí)晶錠冷卻。
相反，晶錠沿著它的中心軸(它未暴露到坩堝或拉晶機(jī)壁之下)以比晶錠的外表面慢得多的速率冷卻，同時(shí)造成晶體中央處的軸向溫度梯度與晶體外表面處的軸向溫度梯度相比，顯著地減少。這樣，比值V/G0在晶體的中央處比外表面處顯著要大，同時(shí)造成晶體中點(diǎn)缺陷的不均勻性和數(shù)量密度增加。與坩堝側(cè)壁的冷卻有關(guān)的軸向溫度梯度也產(chǎn)生坩堝夾持于其中的感受器的軸向溫度梯度。這會(huì)導(dǎo)致縮短感受器的結(jié)構(gòu)壽命，因而要求更頻繁的替換。
現(xiàn)已確定，在液-固界面處的晶體中引入點(diǎn)空位，可以通過減少晶體中心軸處的軸向溫度梯度和外表面的軸向溫度梯度二者之間的差別，來有效地進(jìn)行控制。更特別地，通過減少熔體表面上方坩堝側(cè)壁中的軸向溫度梯度，可以降低液-固界面處晶體外表面的冷卻速率，以便顯著地減少晶體外表面處的溫度梯度，因而減少了晶體的中心軸和外表面處相應(yīng)的軸向溫度梯度。
上述的現(xiàn)有加熱器其中許多種都不足以達(dá)到這一目的。這些加熱器如此制造，以致加熱元件每個(gè)分段的下面部分一般是位于坩堝下方，用于將加熱器安裝在爐子的底部上，而其上面部分鄰接坩堝的側(cè)壁。這些加熱器的其中一個(gè)缺點(diǎn)是，加熱元件的頂部暴露在拉晶機(jī)的較冷的壁之下，而底部再被隔離。這就在加熱元件的頂部和底部之間產(chǎn)生溫度梯度，同時(shí)造成在加熱元件的頂部處所產(chǎn)生的熱量少于在加熱元件的中央或底部處所產(chǎn)生的熱量。此外，各分段的截面積在加熱元件的頂部處增加，在該加熱元件的頂部處，各相鄰的分段連接，以便保持加熱元件的結(jié)構(gòu)完整性。這種截面積的增加使電阻降低，因而減少了加熱元件頂部處的輸出功率，并造成不能充分地加熱熔體表面上方的這部分坩堝壁來減少熱量從晶錠輻射。
美國專利Nos.5,137,699(Azad)和4,604,262(Nishizawa)公開了利用一個(gè)或多個(gè)輔助加熱器，用于將常規(guī)坩堝加熱器擴(kuò)大到當(dāng)坩堝壁延伸到熔體表面上方時(shí)，將該坩堝壁加熱。然而，在這些專利中所公開的輔助加熱器與常規(guī)的加熱器無關(guān)，并且需要附加的控制裝置來控制它們的操作。使用這些分立的加熱器還要求坩堝中有附加的空間，附加的能量以便操作。并且為了制造和安裝在爐子外罩中可能是高成本的。
還應(yīng)知道，通過沿著各分段的上面部分逐漸減少各分段的厚度(比如，通過向內(nèi)逐漸縮減)使朝向加熱元件頂部的電阻增加。這減少了各分段朝向加熱元件頂部的截面積。然而，以這種方式減少各分段的厚度會(huì)減少各分段上面部分的結(jié)構(gòu)完整性，因而增加了加熱器機(jī)械故障的危險(xiǎn)。例如，當(dāng)在切割加熱器中的槽時(shí)，就將彎曲應(yīng)力加到各分段的上面部分上。在上面部分厚度減少的情況下，有更大的可能是彎曲應(yīng)力將在減少厚度的區(qū)域內(nèi)引起分段的斷裂。在拉晶機(jī)中，在拉晶機(jī)的晶體生長室內(nèi)使用一正交的磁體來助長晶體生長，由磁體所形成的磁場提拉被充電的加熱元件，同時(shí)在各分段的上面部分中形成彎曲應(yīng)力，這種彎曲應(yīng)力會(huì)減少厚度的區(qū)域內(nèi)分段的斷裂。另外的彎曲應(yīng)力由加熱元件的重量引起。
還應(yīng)知道，一般是沿著各分段的上面部分逐漸增加相鄰的分段之間向上和向下延伸的槽寬度。這減少了各分段的截面積，以便在加熱元件的頂部處產(chǎn)生增加的功率。然而，向上延伸的槽增加了的寬度形成上面部分顯著變窄的部分。這些變窄的部分造成其截面積顯著地小于變窄部分上方上面部分的截面積。在上面部分中的彎曲應(yīng)力，諸如由切割槽所引起的應(yīng)力、由拉晶機(jī)生長室中產(chǎn)生的磁場所引起的應(yīng)力、及由加熱元件自身重量所引起的應(yīng)力等，因此都集中在變窄部分處，同時(shí)增加了斷裂的危險(xiǎn)。而且，在試圖減少這種危險(xiǎn)時(shí)，向上延伸的槽收尾于離加熱元件很近的地方，因而使變窄部分上方分段的截面積顯著增加(比如，大于變窄部分下方分段的下面部分的截面積)，同時(shí)造成加熱器頂部處顯著的發(fā)熱能力損失。
發(fā)明概述在本發(fā)明的若干目的和特點(diǎn)中，可以注意到提供在拉晶機(jī)中使用的電阻加熱器，該電阻加熱器有助于在拉晶機(jī)中生長低缺陷的單晶硅錠；提供這種加熱器，它減少晶錠的外表面處和晶錠中央軸處二者軸向溫度梯度差；提供這種加熱器，它提供更均勻的坩堝側(cè)壁溫度；提供這種加熱器，它具有改善的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；有效的操作這種加熱器的措施；和提供這種加熱器，它便于安裝在拉晶機(jī)中。
一般地說，本發(fā)明的電阻加熱器供在按照直拉法生長單晶硅錠的拉晶機(jī)中使用，該電阻加熱器包括一個(gè)加熱元件，該加熱元件加工成一定的尺寸和形狀，供圍繞坩堝設(shè)置在拉晶機(jī)的外罩中，用于將熱量加到坩堝和其中的硅上。加熱元件包括若干加熱分段，它們在電路中連接在一起。這些分段都具有上面部分和下面部分，并且彼此相對地配置，以便當(dāng)圍繞裝熔化硅的坩堝設(shè)置時(shí)，上面部分一般設(shè)置在一個(gè)水平面的上方。該水平面包括熔化的硅表面，而下面部分一般設(shè)置在該水平面的下方。將上面部分制造成比下面部分產(chǎn)生更多的發(fā)熱能力，由此來減少在其表面處熔化的硅和剛好在熔化的硅表面上方的晶錠之間的溫度梯度。上面部分具有與下面部分基本上相等的厚度，并具有顯著地小于下面部分的寬度。上面部分的截面積各處都小于下面部分的截面積。
本發(fā)明的另一些目的和特點(diǎn)一部分將是顯而易見的，而一部分將在后面指出。
附圖的簡要說明

圖1是拉晶機(jī)的示意局部垂直剖視圖，它示出本發(fā)明的電阻加熱器在生長單晶硅錠期間設(shè)置的情況；圖2是圖1中電阻加熱器的透視圖；圖3是如圖2中線段3-3所示作的剖面圖；和圖4是在圖2中線段4-4的平面中所作的剖面圖。
在附圖的幾個(gè)視圖中，相應(yīng)的標(biāo)號表示相應(yīng)的部件。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明現(xiàn)在參看附圖，尤其是參看圖1，按照本發(fā)明的原則制造的電阻加熱器一般用21表示。加熱器21安裝在拉晶機(jī)內(nèi)，該拉晶機(jī)一般用23表示，它屬于用來按照直拉(Czochralski)法生長單晶硅錠(比如，圖1中的錠Ⅰ)的那種類型。拉晶機(jī)23包括一個(gè)外罩，該外罩一般用25表示，它用來隔離內(nèi)部，該內(nèi)部包括下面的單晶生長室27和上面的提拉室29。提拉室29具有一比生長室27小的橫向尺寸。石英坩堝31密封在基座(susceptor)32中，石英坩堝31裝有熔化的半導(dǎo)體源材料M，由該源材料M生長單晶硅錠Ⅰ。坩堝31包括一個(gè)圓筒形側(cè)壁33，并安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)35上，該轉(zhuǎn)臺(tái)35用于繞中心軸X旋轉(zhuǎn)。坩堝31還能在生長室27內(nèi)部升起，以便當(dāng)錠I生長和源材料從熔體中移出時(shí)，保持熔化的源材料M表面處于一般是恒定的水平，或水平面H。
提拉機(jī)構(gòu)包括一個(gè)提拉軸37，提拉軸37從該機(jī)構(gòu)向下延伸(未示出)，該提拉機(jī)構(gòu)能提升、下降和旋轉(zhuǎn)提拉軸。拉晶機(jī)23可以具有提拉線而不是提拉軸，這取決于拉晶機(jī)的類型。提拉軸37收尾在籽晶卡盤39中，該卡盤39夾持用來生長單晶錠I的籽晶41。為了清楚地示出籽晶卡盤39和錠I的升起位置起見，提拉軸37在圖1中已經(jīng)部分地?cái)嚅_。除了下面更充分闡述的范圍之外，拉晶機(jī)23的一般構(gòu)造和操作為本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知，并且將不再進(jìn)一步說明。
參看圖2，用于熔化坩堝31中硅的加熱器21包括一個(gè)一般是圓筒形的加熱元件，該加熱元件一般用51表示，將其尺寸定為圍繞坩堝側(cè)壁33的外表面。加熱元件51包括若干垂直取向的加熱分段53，它們以并列的關(guān)系配置，并且在電路中相互連接。更特別地說，相鄰加熱分段53的頂部和底部交替式相互連接，以圍繞整個(gè)加熱元件51限定一連續(xù)的蛇形(serpentine)外形。支腳55從與加熱分段53成電連接的加熱元件51的底部垂下，用于一般在外罩底部處以常規(guī)方式安裝加熱器21，以便本發(fā)明的加熱器可與現(xiàn)有安裝在常規(guī)拉晶機(jī)中的坩堝加熱器互換。用常規(guī)電極(未示出)將支腳55導(dǎo)電式連接到電流源(未示出)上，用于通過加熱元件51傳導(dǎo)電流。
加熱元件51用不污染的電阻性加熱材料制造，這種電阻性加熱材料提供電流流經(jīng)它的電阻；由加熱元件所產(chǎn)生的輸出功率隨材料的電阻而增加。一種特別優(yōu)選的電阻性加熱材料是高純擠壓式石墨。然而，不脫離本發(fā)明的范圍，加熱元件51可以用等溫模壓式石墨、涂碳化硅石墨、碳纖維復(fù)合物或其它合適的材料制造。
如圖2所示，各加熱分段53每個(gè)都包括上面部分和下面部分57、59，它們在電路中相互連接。在所示的實(shí)施例中，上面部分和下面部分57、59形成為一整體單元。然而，上面部分57可以與下面部分59分開并通過焊接或其它合適的緊固方法與其連接，只要這種連接在上面部分和下面部分之間形成電路。下面部分59從支腳55向上延伸到水平面H，該水平面部分地由坩堝31中熔化的源材料M的熔體表面限定。加熱元件51的上面部分57從鄰近坩堝側(cè)壁33的下面部分59向上延伸到一個(gè)高度，該高度基本上在熔化的源材料M熔體表面上方。上面部分和下面部分二者外形基本上是矩形，同時(shí)上面部分具有的寬度顯著地小于下面部分的寬度，以便每個(gè)上面部分和下面部分的連接限定一種每個(gè)一般是L形的加熱分段凸肩。
在制造加熱元件51的優(yōu)選方法中，將垂直延伸的槽61,63切割成管件(未示出)，該管件用電阻性加熱材料制造，以便限定蛇形外形。向下延伸的槽61從加熱元件51的頂部向下延伸，并且末端離加熱元件的底部不遠(yuǎn)，該槽61在分段53相鄰的下面部分之間，同時(shí)剩余的相鄰下面部分相互連接。向上延伸的槽63從加熱元件51的頂部向上延伸，并且末端離加熱元件的頂部不遠(yuǎn)，該槽63在分段53的相鄰上面部分57的中間，同時(shí)剩余的相鄰上面部分相互連接。使向下和向上延伸的槽61,63繞加熱元件51的周邊交錯(cuò)形成加熱元件的蛇形外形。
參看圖3和4，分段53的上面和下面部分57、59的厚度一般相等。然而，每個(gè)上面部分57的寬度WU顯著地小于對應(yīng)下面部分59的寬度WL，因此上面部分的截面積小于下面部分的截面積。另外，相鄰上面部分57之間連接的高度HU(比如，加熱元件51的頂部與向上延伸的槽63的頂部之間的垂直距離)顯著地小于下面部分59的寬度WL，因此，連接部分的截面積小于下面部分的截面積。優(yōu)選地，相鄰的上面部分57之間連接部分的截面積大于上面部分的截面積，以便加熱元件分段53的截面積在分段的下面部分59上方一般是固定的。
作為例子，所示實(shí)施例的每個(gè)上面部分和下面部分57、59的厚度T約為25mm。每個(gè)下面部分59具有約55mm的寬度WL，和截面積約為1375m2，而每個(gè)上面部分都具有約23mm的寬度WU，和截面積約為575mm2。在相鄰的上面部分57之間的連接部分處，加熱元件51的截面積最好是基本上等于上面部分的截面積(亦即，約575mm2)，以便全部上面部分及其間的連接部分，截面積(及因此電阻)都比較均勻。這樣，上面部分57及其間連接部分的截面積每處都小于分段53下面部分59的截面積。下面部分59上方減小的截面積增加了加熱元件51頂部附近的電阻，因而相對于下面部分產(chǎn)生的發(fā)熱能力增加了加熱元件上面部分中的發(fā)熱能力。
在操作時(shí)，將多晶硅(“聚硅”)放入坩堝31中并將電流加到加熱器21的加熱元件51上，以便產(chǎn)生足夠的熱量來熔化坩堝中的硅。使籽晶41和熔化的硅接觸，并通過拉晶機(jī)23緩慢提起來生長單晶錠I。在晶錠生長期間，加熱元件分段53的上面部分57中增加的電阻，在該上面部分中產(chǎn)生增加的發(fā)熱能力。這種增加的發(fā)熱能力足以克服拉晶機(jī)外罩的冷卻效應(yīng)，以便在加熱元件51的整個(gè)高度上提供一般是均勻的溫度梯度。在上面部分57稍微延伸到熔體表面或水平面H上方情況下，由上面部分產(chǎn)生的增加的發(fā)熱能力防止了熔體表面上方坩堝側(cè)壁33冷卻，因而減少了晶錠在熔體表面處的輻射冷卻。
正如所預(yù)料的，減少了熔體表面上方坩堝的冷卻，就減少了在液-固界面處正在生長的晶錠I外表面的冷卻。這樣就使晶錠外表面B和晶錠中心軸A處軸向溫度梯度之間的差別減小，因而減少了在晶錠固化時(shí)增加的點(diǎn)缺陷數(shù)。
隨著晶錠I持續(xù)生長和坩堝31中源材料M的量減少，相對于加熱元件51和外罩提升坩堝，以便使熔化的源材料M的表面保持在外罩中處于同一水平面H。因此，盡管坩堝側(cè)壁33相對于加熱元件51的上面部分57運(yùn)動(dòng)，但上面部分仍稍高于坩堝內(nèi)熔體的表面，以便保持坩堝壁的加熱直接在熔體表面的上方。
作為一個(gè)例子，進(jìn)行有限元分析，來模擬在上述類型拉晶機(jī)23中，按照直拉法生產(chǎn)一對單晶硅錠I。在拉晶機(jī)23中使用一種常規(guī)加熱器(未示出)，來模擬第一晶錠I的生長，而在該拉晶機(jī)中使用一種按照本發(fā)明的一種成形加熱器，來模擬第二晶錠的生長。在晶體生長期間，記錄在晶體的中心線(圖1中表示的A)和晶體的外表面(圖1中表示的B)二者的液-固界面處的軸向溫度梯度。分析在熔體表面(圖1中表示的C)和坩堝的上角(圖1中表示的D)處坩堝側(cè)壁33的溫度。
對采用常規(guī)加熱器生長的晶體，在晶錠的中心軸線A和外表面B處的軸向溫度梯度分別為19.32℃/mm和34.95℃/mm。這樣，在晶體外表面處的冷卻速率顯著地大于晶體中心軸線處的冷卻速率。外表面軸向溫度梯度與中心軸線軸向溫度梯度之比值(比如，B/A)為1.81。當(dāng)使用本發(fā)明的成形加熱器21時(shí)，計(jì)算出在晶體的中心軸線處的軸向溫度梯度是17.9℃/mm，并計(jì)算出在晶體的外表面處的軸向溫度梯度是26.3℃/mm。因此外表面軸向溫度梯度與中心軸線軸向溫度梯度的比值(比如，B/A)減少到1.47。
關(guān)于坩堝壁溫度，在常規(guī)加熱器情況下，坩堝側(cè)壁33的上角D處溫度約為1191℃，而當(dāng)使用成形加熱器21時(shí)，溫度增加到約為1209℃。這樣，在有限元模型中，本發(fā)明的成形加熱器21成功地增加了坩堝壁33的冷卻溫度。結(jié)果，從晶錠I到坩堝31的壁33的凈輻射熱傳遞減少。
由上面所述可以看出，此處所述的電阻加熱器21滿足本發(fā)明的各種目的并得到另一些有利的結(jié)果。若提供一種成形加熱元件51，其中各加熱分段53都具有一般是恒定厚度T的上面部分和下面部分57、59，該成形的加熱元件51保持加熱元件的結(jié)構(gòu)完整性來防止彎曲應(yīng)力，因而減少了斷裂的危險(xiǎn)。這類彎曲應(yīng)力是在切割槽期間，由拉晶機(jī)23中所用的正交磁體所產(chǎn)生的磁場及由加熱元件的重量造成的。若為加熱元件分段53的上面部分提供一般是恒定的截面積，則由于在每個(gè)分段的上面部分和下面部分之間形成一更寬、更穩(wěn)定的連接而進(jìn)一步減少了斷裂的危險(xiǎn)。若保持上面部分厚度T不變而降低上面部分57相對于下面部分59的寬度WU，也會(huì)減少加熱元件51的截面積，因而增加了加熱元件51頂部處的電阻，以便增加加熱器21頂部處加熱元件的發(fā)熱能力。這阻止沿著加熱元件51的高度形成溫度梯度，同時(shí)提供一種更等溫的加熱器21。該加熱器21能有效地利用由電流源加到加熱器上的電流。
在加熱器21的頂部處增加了的輸出功率將熔體表面上方的坩堝側(cè)壁33加熱，以便減少坩堝31對正在生長的晶錠I的冷卻效應(yīng)。這造成一種在液-固界面處晶錠I的外表面B和晶錠中央A之間溫度梯度差減少。
此外，增加了的坩堝側(cè)壁33的加熱，減少了沿著坩堝側(cè)壁外表面的軸向溫度梯度。因?yàn)閬碜咱釄宓臒崃恳话闶侵苯觽魉偷交?，因此基座的溫度梯度更均勻，同時(shí)造成基座的結(jié)構(gòu)壽命增加。
因?yàn)椴幻撾x本發(fā)明的范圍能在上述構(gòu)造中進(jìn)行各種改變，所以意圖是將上述說明中所包含的或附圖中所示的所有情況都理解成例證性的并且沒有限制的意思。
權(quán)利要求
1．電阻加熱器，供在按照直拉法生長單晶硅錠的拉晶機(jī)中使用，拉晶機(jī)具有一個(gè)外罩、一個(gè)坩堝和一個(gè)提拉機(jī)構(gòu)，上述坩堝在外罩中用于裝熔化的硅，而提拉機(jī)構(gòu)用于從熔化的硅中向上提拉正在生長的晶錠，加熱器包括一個(gè)加熱元件，該加熱元件加工成一定尺寸和形狀，用于安放在拉晶機(jī)的外罩中，它圍繞坩堝用于將熱量加到坩堝及其中的硅上，加熱元件包括在電路中連接在一起的加熱分段，各分段具有上面部分和下面部分并且彼此相對地配置，以便當(dāng)圍繞裝熔化硅的坩堝設(shè)置時(shí)，上面部分一般是設(shè)置在一包括熔化的硅表面的水平面上方，而下面部分一般是設(shè)置在該水平面的下方，上面部分制成比下面部分產(chǎn)生更多的發(fā)熱能力，由此來減少在其表面處熔化的硅和剛好在熔化的硅表面上方的晶錠之間的溫度梯度，上面部分具有一與下面部分基本上相等的厚度，和具有一顯著地小于下面部分的寬度，上面部分的截面積處處都小于下面部分的截面積。
2．如權(quán)利要求1中所述的加熱器，其特征在于加熱元件的各分段以一種蛇形外形連接在一起，其中每個(gè)上面部分都連接到相鄰的上面部分上，而每個(gè)下面部分都連接到相鄰的下面部分上，各相鄰上面部分之間的連接部分具有一顯著地小于下面部分的截面積。
3．如權(quán)利要求2中所述的加熱器，其特征在于相鄰的上面部分之間連接部分的截面積不大于上面部分的截面積。
4．如權(quán)利要求1中所述的加熱器，其特征在于每個(gè)上面部分的截面積各處都基本上是恒定的。
5．如權(quán)利要求1中所述的加熱器，其特征在于每個(gè)上面部分都從對應(yīng)的下面部分向上延伸，上面部分與下面部分的交會(huì)處限定一個(gè)一般是L形的加熱分段凸肩。
全文摘要
本發(fā)明的電阻加熱器,供在按照直拉法生長單晶硅錠的拉晶機(jī)中使用,該電阻加熱器包括一個(gè)加熱元件,此加熱元件加工成一定尺寸和形狀,用于設(shè)置在拉晶機(jī)的外罩中圍繞坩堝,用于將熱量加到坩堝和其中的硅上。加熱元件包括若干加熱分段,它們在電路中連接在一起。各分段具有上面部分和下面部分并彼此相對地配置,以便當(dāng)圍繞裝熔化硅的坩堝設(shè)置時(shí),上面部分一般是設(shè)置在包括熔化的硅表面的一個(gè)水平面上方,而下面部分一般是設(shè)置在該水平面的下方。將上面部分制成比下面部分產(chǎn)生更多的發(fā)熱能力,以便由此來減少在其表面處熔化的硅和剛好在熔化的硅表面上方晶錠之間的溫度梯度。上面部分具有一與下面部分基本上相等的厚度,并具有一顯著小于下面部分的寬度。上面部分的截面積各處都小于下面部分的截面積。
文檔編號C30B15/14GK1304460SQ99807056
公開日2001年7月18日 申請日期1999年6月4日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月5日
發(fā)明者理查德·G·施倫克, 威廉·L·盧特 申請人:Memc電子材料有限公司