本發(fā)明涉及一種直拉單晶爐熱場保溫結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

單晶生長所處的環(huán)境是由加熱器、石墨件、保溫材料等單元構(gòu)成的熱場結(jié)構(gòu)。單晶爐熱場是維持晶體生長所需溫度梯度的核心部分，它決定了晶體生長的工藝窗口和晶體生長過程的穩(wěn)定性。圖1為單晶爐熱場的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，單晶爐下爐室1為熱場部件的載體；保溫碳氈2、保溫桶3和主加熱器4構(gòu)成熱場的保溫單元和加熱單元。熱場還包括熱屏單元5、石墨坩堝6、石英坩堝7和底加熱器8，其中，石英坩堝7是硅熔體9的載體，石墨坩堝6則是石英坩堝7的支撐部件；10為生長的單晶棒。

單晶生長過程的主要能耗為加熱單元(主加熱器4)的電耗，它占據(jù)單晶棒總成本較大比重。為了維持固液界面處三相點溫度，主加熱器的功率和熱場保溫性能息息相關(guān)。圖2所示為傳統(tǒng)的保溫結(jié)構(gòu)，一般由保溫桶11和固化碳氈12組成。保溫桶11為石墨部件，為熱的良好的導(dǎo)體，主要作用是使溫度均勻分布。固化碳氈12為保溫材料，主要作用是防止熱量向外散失。保溫材料性能越好(導(dǎo)熱系數(shù)越低)，散失的熱量越少，加熱器所需功率會越低。

保溫部件主要包括兩種材料：固化碳氈和軟氈。從保溫性能上比較，軟氈的保溫性能更好，其熱導(dǎo)率約為0.35w/km左右(1400℃，對應(yīng)固化碳氈的熱導(dǎo)率約為0.5w/km)；另外，由于軟氈的包裹性優(yōu)于固化碳氈，因此軟氈的保溫性能更具有明顯的優(yōu)勢。但是對于大的保溫部件而言，傳統(tǒng)熱場一般仍采用固化碳氈作為保溫材料。一方面是由于固化碳氈拆裝方面，容易維護；另一方面，由于固化碳氈外層有涂層，具有很強的抗腐蝕性，其使用壽命更長。特別是對于上排氣熱場而言，如果使用軟氈作為保溫材料，大量的揮發(fā)物會從外部腐蝕軟氈，造成熱場維護困難，從而降低熱場穩(wěn)定性。

綜上所述，設(shè)計一個保溫性能好，同時熱場維護簡單的保溫結(jié)構(gòu)對于降低能耗、提高熱場穩(wěn)定性具有重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種直拉單晶爐熱場保溫結(jié)構(gòu)，提高熱場保溫性能，降低加熱器功耗，以降低單晶生長過程的能耗，提高單晶生產(chǎn)效率。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

一種直拉單晶爐熱場保溫結(jié)構(gòu)，包括保溫桶、軟氈及固化碳氈，所述保溫桶置于最內(nèi)側(cè)，其上、下兩端均具有向外延伸的凸緣，所述軟氈位于該兩凸緣之間，包裹于保溫桶外側(cè)，固化碳氈置于軟氈的外側(cè)。

優(yōu)選地，所述軟氈通過鉬絲固定在保溫桶外側(cè)形成一個整體。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：

采用本發(fā)明的熱場保溫結(jié)構(gòu)，可以結(jié)合保溫桶、軟氈和固化碳氈的優(yōu)點，提高整個熱場的保溫性能，降低電耗，同時避免了軟氈易腐蝕、維護困難等缺點，提高了整個熱場的穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1為單晶爐熱場的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2位傳統(tǒng)保溫結(jié)構(gòu)剖面圖。

圖3為本發(fā)明的保溫結(jié)構(gòu)的剖面圖。

圖4為本發(fā)明的保溫結(jié)構(gòu)的俯視圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明，但并不意味著對本發(fā)明保護范圍的限制。

如圖3和圖4所示，本發(fā)明的直拉單晶熱場保溫結(jié)構(gòu)包括保溫桶21、軟氈22及固化碳氈23，該保溫桶21置于最內(nèi)側(cè)，其上、下兩端均具有向外延伸的凸緣，該軟氈22位于兩凸緣之間，包裹于保溫桶21外側(cè)，固化碳氈23置于軟氈22的外側(cè)。其中，保溫桶21的材質(zhì)為石墨材料，軟氈22通過鉬絲固定在保溫桶21外側(cè)形成一個整體。

本發(fā)明中，保溫桶、軟氈及固化碳氈呈夾心結(jié)構(gòu)，保溫桶上下沿向外突出的凸緣用作軟氈上下沿的掩體，使得軟氈和外界沒有明顯接觸。

采用本發(fā)明的保溫結(jié)構(gòu)，利用軟氈優(yōu)越的保溫性能和包裹性能，可以很好的降低整個熱場的功耗，實現(xiàn)明顯的節(jié)能效果；利用三者的夾心結(jié)構(gòu)，避免軟氈和爐體中揮發(fā)的sio接觸而造成的腐蝕現(xiàn)象，使得熱場易于維護，提高熱場的穩(wěn)定性。

晶體生長過程中，保溫桶具有良好的熱導(dǎo)性，使得溫度均勻分布；軟氈具有優(yōu)越的保溫性能和包裹性，降低熱場電耗明顯；固化碳氈抗腐蝕性能優(yōu)越并且拆裝方便。本發(fā)明將三者的優(yōu)點結(jié)合起來，將軟氈置于兩者之間，形成封閉的夾心結(jié)構(gòu)，避免了軟氈抗腐蝕性差，難以維護等缺點，從而在提高保溫性的同時增加熱場的穩(wěn)定性。

采用本發(fā)明保溫結(jié)構(gòu)，只需要初次安裝時將軟氈包裹于保溫桶外側(cè)，后期維護過程中可以和保溫桶作為一個整體進行維護，避免了軟氈的頻繁更換。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種直拉單晶爐熱場保溫結(jié)構(gòu)，包括保溫桶、軟氈及固化碳氈，所述保溫桶置于最內(nèi)側(cè)，其上、下兩端均具有向外延伸的凸緣，所述軟氈位于該兩凸緣之間，包裹于保溫桶外側(cè)，固化碳氈置于軟氈的外側(cè)。采用本發(fā)明的熱場保溫結(jié)構(gòu)，可以結(jié)合保溫桶、軟氈和固化碳氈的優(yōu)點，提高整個熱場的保溫性能，降低電耗，同時避免了軟氈易腐蝕、維護困難等缺點，提高了整個熱場的穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：劉大力;姜艦;崔彬;魯強;戴小林;吳志強;索思卓;白鴿玲;趙偉
受保護的技術(shù)使用者：有研半導(dǎo)體材料有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2015.12.24
技術(shù)公布日：2017.07.04