本實用新型涉及一種加熱器，且特別涉及一種電阻式加熱器與多晶硅長晶裝置。

背景技術(shù)：

請參照圖1，其繪示一種傳統(tǒng)多晶硅長晶裝置的裝置示意圖。傳統(tǒng)的多晶硅長晶裝置100主要包含爐體102、坩堝104、上加熱器106、下加熱器108以及側(cè)加熱器110，其中坩堝104、上加熱器106、下加熱器108以及側(cè)加熱器110均設(shè)于爐體102中。坩堝104可裝盛硅原料。上加熱器106設(shè)于坩堝104的上方，下加熱器108設(shè)于坩堝104的下方并與上加熱器106相對。側(cè)加熱器110則環(huán)設(shè)于坩堝104的側(cè)面旁。于長晶制程中，上加熱器106、下加熱器108與側(cè)加熱器110將電能轉(zhuǎn)變成熱能，以將坩堝104內(nèi)的硅原料熔成硅熔湯，再讓硅熔湯降溫以形成硅錠。

請參照圖2，其繪示一種傳統(tǒng)多晶硅長晶裝置之上加熱器的俯視示意圖。一般而言，在多晶硅長晶裝置100中，上加熱器106主要包含長連接器112、二短連接器114a與114b、以及六根加熱棒116a與六根加熱棒116b。短連接器114a與114b依序排列于長連接器112的對面。加熱棒116a依序排列于長連接器112與短連接器114a之間，其中每根加熱棒116a的一端連接長連接器112，另一端則連接短連接器114a。另外，加熱棒116b依序排列于長連接器112與短連接器114b之間，其中每根加熱棒116b的一端連接長連接器112，另一端則連接短連接器114b。

電流流經(jīng)上加熱器106的長連接器112、短連接器114a與114b、以及加熱棒116a與116b時會產(chǎn)生焦耳熱，而將電能轉(zhuǎn)變成熱能。因此，電流在上加熱器106的分布行為將直接影響上加熱器106上的溫度分布。

目前，為了避免硅熔湯在凝固時黏在坩堝104的內(nèi)部表面上，坩堝104的表面通常涂布有抗沾黏層。抗沾黏層的材料大都為氮化硅(Si₃N₄)。然，當(dāng)環(huán)境溫度過高時，抗沾黏層容易失效，而造成硅熔湯直接接觸到坩堝104的內(nèi)部表面，進(jìn)而導(dǎo)致多晶硅黏堝，造成多晶硅錠裂錠或破錠缺陷。

因此，亟需一種多晶硅長晶裝置，可在多晶硅長晶制程中避免局部環(huán)境過熱，并可提高環(huán)境溫度的均勻度，而達(dá)到降低多晶硅黏鍋風(fēng)險、改善多晶硅破錠或產(chǎn)生破錠缺陷的目的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，本實用新型的一目的就是在提供一種電阻式加熱器與多晶硅長晶裝置，其通過改變長連接器的幾何形狀，來降低長連接器的局部發(fā)熱，藉此可改善加熱器的熱點現(xiàn)象，而可降低多晶硅晶錠黏鍋風(fēng)險，進(jìn)而可提升多晶硅的晶錠良率。

本實用新型的另一目的是在提供一種電阻式加熱器與多晶硅長晶裝置，其利用改變長連接器、短連接器與加熱棒的幾何形狀，可調(diào)整加熱器的溫度分布，因此可提升熱場的溫度分布的均勻度。

為達(dá)上述目的，本實用新型提供一種電阻式加熱器，該電阻式加熱器的外輪廓呈一矩形，其中該電阻式加熱器包含：

一第一短連接器和一第二短連接器，該第一短連接器和該第二短連接器互相分離且依序設(shè)置于該矩形的一第一邊；

一長連接器，設(shè)置于該矩形的相對于該第一邊的一第二邊；

多個第一加熱棒，每一該些第一加熱棒以一端連接于該第一短連接器而以另一端連接于該長連接器；以及

多個第二加熱棒，每一該些第二加熱棒以一端連接于該第二短連接器而以另一端連接于該長連接器，

其中該長連接器具有一中間段、和分別連接于該中間段的一第一端部段及一第二端部段，且該中間段的截面積大于該第一端部段的截面積，且該中間段的截面積大于該第二端部段的截面積。

上述的電阻式加熱器，其中該些第一加熱棒位于較外側(cè)者的截面積大于較內(nèi)側(cè)者的截面積，且該些第二加熱棒位于較外側(cè)者的截面積大于較內(nèi)側(cè)者的截面積。

上述的電阻式加熱器，其中該第一短連接器、該第二短連接器、該長連接器、該些第一加熱棒與該些第二加熱棒的材質(zhì)相同。

上述的電阻式加熱器，其中該第一短連接器與該第二短連接器分別連接一電源的一第一極與一第二極。

為達(dá)上述目的，本實用新型還提供一種多晶硅長晶裝置，其包含：

一坩堝；

一上電阻式加熱器，位于該坩堝的上方；以及

一下電阻式加熱器，位于該坩堝的下方；

其中該上電阻式加熱器的外輪廓呈一矩形，且該上電阻式加熱器包含：

一第一短連接器和一第二短連接器，該第一短連接器和該第二短連接器互相分離且依序設(shè)置于該矩形的一第一邊；

一長連接器，設(shè)置于該矩形的相對于該第一邊的一第二邊；

多個第一加熱棒，每一該些第一加熱棒以一端連接于該第一短連接器而以另一端連接于該長連接器；以及

多個第二加熱棒，每一該些第二加熱棒以一端連接于該第二短連接器而以另一端連接于該長連接器，

其中該長連接器具有一中間段、和分別連接于該中間段的一第一端部段及一第二端部段，且該中間段的截面積大于該第一端部段的截面積，且該中間段的截面積大于該第二端部段的截面積。

上述的多晶硅長晶裝置，其中該些第一加熱棒位于較外側(cè)者的截面積大于較內(nèi)側(cè)者的截面積，且該些第二加熱棒位于較外側(cè)者的截面積大于較內(nèi)側(cè)者的截面積。

上述的多晶硅長晶裝置，其中該第一短連接器、該第二短連接器、該長連接器、該些第一加熱棒與該些第二加熱棒的材質(zhì)相同。

上述的多晶硅長晶裝置，其中該第一短連接器與該第二短連接器分別連接一電源的一第一極與一第二極。

以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對本實用新型的限定。

附圖說明

為讓本實用新型的上述和其他目的、特征、優(yōu)點與實施例能更明顯易懂，所附的附圖說明如下：

圖1繪示一種傳統(tǒng)多晶硅長晶裝置的裝置示意圖；

圖2繪示一種傳統(tǒng)多晶硅長晶裝置的上加熱器的俯視示意圖；

圖3繪示依照本實用新型的一實施方式的一種多晶硅長晶裝置的裝置示意圖；

圖4繪示依照本實用新型的一實施方式的一種多晶硅長晶裝置的上電阻式加熱器的俯視示意圖；

圖5A繪示依照本實用新型的一實施方式的一種上電阻式加熱器的第二短連接器的俯視示意圖；

圖5B繪示依照本實用新型的一實施方式的一種上電阻式加熱器的第二短連接器的側(cè)視示意圖；

圖6A繪示依照本實用新型的一實施方式的一種上電阻式加熱器的長連接器的俯視示意圖；

圖6B繪示依照本實用新型的一實施方式的一種上電阻式加熱器的長連接器的側(cè)視示意圖；

圖7繪示依照本實用新型的一實施方式的一種上電阻式加熱器的第一加熱棒的俯視示意圖；以及

圖8繪示本實用新型的一實施方式的一種上電阻式加熱器與傳統(tǒng)上加熱器上的近中心處與其他處的發(fā)熱功率差值柱狀圖。

其中，附圖標(biāo)記

100 多晶硅長晶裝置 102 爐體

104 坩堝 106 上加熱器

108 下加熱器 110 側(cè)加熱器

112 長連接器 114a 短連接器

114b 短連接器 116a 加熱棒

116b 加熱棒 200 多晶硅長晶裝置

202 坩堝 204 上電阻式加熱器

206 下電阻式加熱器 208 爐體

210 矩形 210a 第一邊

210b 第二邊 210c 第三邊

210d 第四邊 212a 第一短連接器

212b 第二短連接器 214 長連接器

216a～216f 第一加熱棒 216a”～216f” 孔洞

218a～218f 第二加熱棒 218a’～218f’ 孔洞

218a”～218f” 孔洞 220a 連接件

220b 連接件 220b’ 高度

222 中間段 222a 高度

224 第一端部段 224a 高度

226 第二端部段 226a 高度

228 中間段 228a 厚度

228b 高度 230 第一端部段

230a 厚度 230b 高度

232 第二端部段 232a 厚度

232b 高度 234 主體部

236 插設(shè)部 238 插設(shè)部

(a)～(f) 點

具體實施方式

發(fā)明人經(jīng)觀察后，發(fā)現(xiàn)在長晶制程時，因坩堝內(nèi)部表面上的抗沾黏層失效而發(fā)生黏鍋的位置，大多對應(yīng)于電阻式上加熱器的長連接器的中央?yún)^(qū)域。經(jīng)模擬輔助計算后得知長連接器的中央?yún)^(qū)域為電流匯集處，因而該區(qū)域相對于長晶裝置的其他區(qū)域形成熱點，接近該熱點的抗沾黏層易因熱點的相對高溫而失效，造成黏鍋而致使多晶硅錠裂錠或產(chǎn)生破錠缺陷。有鑒于此，本實用新型在此提出一種電阻式加熱器及包含此電阻式加熱器的多晶硅長晶裝置，其通過改變電阻式加熱器的幾何形狀的方式，來改善電阻式加熱器的局部熱點情況，藉此可降低多晶硅錠黏鍋風(fēng)險，進(jìn)一步可提升長晶制程的良率。

請參照圖3，其繪示依照本實用新型的一實施方式的一種多晶硅長晶裝置的裝置示意圖。在一些例子中，多晶硅長晶裝置200主要包含坩堝202、上電阻式加熱器204與下電阻式加熱器206。坩堝202、上電阻式加熱器204與下電阻式加熱器206均設(shè)于多晶硅長晶裝置200的爐體208內(nèi)部。坩堝202可裝盛硅原料。而上電阻式加熱器204設(shè)于坩堝202的上方，下電阻式加熱器206設(shè)于坩堝202的下方并與上電阻式加熱器204相對。于長晶制程中，上電阻式加熱器204與下電阻式加熱器206將電能轉(zhuǎn)變成熱能，以將坩堝202內(nèi)的硅原料熔成硅熔湯。

在這些例子中，如圖3所示，可加大坩堝202的尺寸，以使坩堝202的尺寸大于傳統(tǒng)坩堝，例如圖1所示的坩堝104，藉此坩堝202可容納更多硅原料，而增大所產(chǎn)出的多晶硅晶錠。由于坩堝202尺寸加大，因此多晶硅長晶裝置200可加大上電阻式加熱器204與下電阻式加熱器206的尺寸，以使上電阻式加熱器204與下電阻式加熱器206的加熱范圍可涵蓋坩堝202，并且可不設(shè)側(cè)加熱器。當(dāng)然，在另一些例子中，可不加大坩堝202的尺寸，并于坩堝202側(cè)邊環(huán)設(shè)側(cè)加熱器。

請同時參照圖3與圖4，其中圖4繪示依照本實用新型的一實施方式的一種多晶硅長晶裝置的上電阻式加熱器的俯視示意圖。上電阻式加熱器204的外輪廓可大致呈矩形210。此矩形210包含彼此相對的第一邊210a與第二邊210b，以及彼此相對的第三邊210c與第四邊210d，其中第三邊210c與第四邊210d分別接合在第一邊210a與第二邊210b之間。在一些例子中，上電阻式加熱器204主要可包含第一短連接器212a、第二短連接器212b、長連接器214、多個第一加熱棒以及多個第二加熱棒，其中第一加熱棒與第二加熱棒的數(shù)量可根據(jù)制程或裝置需求而調(diào)整。舉例而言，上電阻式加熱器204可包含六個由其中央往左側(cè)依序排列的第一加熱棒216a～216f、以及六個由其中央往右側(cè)依序排列的第二加熱棒218a～218f，其中第一加熱棒216a～216f與第二加熱棒218a～218f可以一定間距的方式排列。在一些示范例子中，第一短連接器212a、第二短連接器212b、長連接器214、第一加熱棒216a～216f以及第二加熱棒218a～218f的材質(zhì)可相同。

在上電阻式加熱器204中，第一短連接器212a和第二短連接器212b互相分離且依序設(shè)置于矩形210的第一邊210a。第一短連接器212a上設(shè)有連接件220a，第二短連接器212b上則設(shè)有連接件220b。第一短連接器212a的連接件220a與第二短連接器212b的連接件220b可分別與一電源的第一極與第二極連接，藉此電源可通過連接件220a與220b而將電流導(dǎo)入上電阻式加熱器204。

請參照圖5A與圖5B，其分別繪示依照本實用新型的一實施方式的一種上電阻式加熱器的第二短連接器的俯視示意圖與側(cè)視示意圖。在一些例子中，上電阻式加熱器204的第二短連接器212b的連接件220b并非設(shè)置在中央，而是較接近第一短連接器212a。第二短連接器212b可具有中間段222、以及位于中間段222的相對二側(cè)的第一端部段224與第二端部段226。連接件220b接合在第一端部段224與中間段222之間。舉例而言，第二加熱棒218a與218b可設(shè)于第一端部段224的孔洞218a’與218b’中，第二加熱棒218c與218d可設(shè)于中間段222的孔洞218c’與218d’中，第二加熱棒218e與218f則可設(shè)于第二端部段226的孔洞218e’與218f’中。

在一些示范例子中，第一端部段224的高度224a與第二端部段226的高度226a小于連接件220b的高度220b’，例如第一端部段224及第二端部段226與連接件220b的底部實質(zhì)齊平，但連接件220b的頂部高于第一端部段224的頂部及第二端部段226的頂部，如圖5B所示。中間段222的高度222a從連接件220b漸減至第二端部段226，例如中間段222的底部、第二端部段226的底部與連接件220b的底部實質(zhì)齊平，但連接件220b的頂部高于第二端部段226的頂部，而中間段222的上表面自連接件220b的頂部傾斜向下至第二端部段226的頂部，如圖5B所示。因此，中間段222的截面積大于第一端部段224的截面積及第二端部段226的截面積。第一短連接器212a的結(jié)構(gòu)設(shè)計與第二短連接器212b的結(jié)構(gòu)設(shè)計對稱，故關(guān)于第一連接器212a的結(jié)構(gòu)設(shè)計于此不再贅述。

請再次參照圖4，長連接器214設(shè)置在矩形210的第二邊210b。請一并參照圖6A與圖6B，其分別依照本新型的一實施方式的一種上電阻式加熱器的長連接器的俯視示意圖與側(cè)視示意圖。在一些例子中，長連接器214具有中間段228、第一端部段230與第二端部段232，其中第一端部段230與第二端部段232分別連接在中間段228的相對二端。舉例而言，第一加熱棒216c～216f可分別設(shè)于第一端部段230的孔洞216c”～216f”中，第一加熱棒216a與216b及第二加熱棒218a與218b可分別設(shè)于中間段228的孔洞216a”與216b”及孔洞218a”與218b”中，第二加熱棒218c～218f則可分別設(shè)于第二端部段232的孔洞218c”～218f”中。

在一些示范例子中，如圖6A所示，第一端部段230的厚度230a與第二端部段232的厚度232a小于中間段228的厚度228a，例如中間段228朝圖4的矩形210的第一邊210a的方向凸出。此外，如圖6B所示，第一端部段230的高度230b與第二端部段232的高度232b小于中間段228的高度228b，例如中間段228朝上凸出。因此，中間段228的截面積大于第一端部段230的截面積及第二端部段232的截面積。

請再次參照圖4，第一加熱棒216a～216f均以一端連接第一短連接器212a，并以另一端連接長連接器214，其中第一加熱棒216a～216f可利用插設(shè)的方式連接第一短連接器212a與長連接器214。類似地，第二加熱棒218a～218f均以一端連接第二短連接器212b，并以另一端連接長連接器214，其中第二加熱棒218a～218f可利用插設(shè)的方式連接第二短連接器212b與長連接器214。

在一些例子中，可加粗上電阻式加熱器204的部分加熱棒。如圖4所示，第一加熱棒216a～216f中位于上電阻式加熱器204的較外側(cè)者，例如第一加熱棒216f、或第一加熱棒216f與216e的截面積可大于較內(nèi)側(cè)者，例如第一加熱棒216a～216e、或第一加熱棒216a～216d的截面積。另外，第二加熱棒218a～218f中位于上電阻式加熱器204的較外側(cè)者，例如第二加熱棒218f、或第二加熱棒218f與218e的截面積大于較內(nèi)側(cè)者，例如第二加熱棒218a～218e、或第二加熱棒218a～218d的截面積。

此外，每根加熱棒可為等直徑的棒狀結(jié)構(gòu)，但在一些示范例子中，每根加熱棒的直徑可不一致，或者部分加熱棒為等直徑結(jié)構(gòu)而另一部分加熱棒為非等直徑結(jié)構(gòu)。舉例而言，當(dāng)?shù)谝患訜岚?16f與216e的截面積大于第一加熱棒216a～216d的截面積時，第一加熱棒216f與216e可為非等直徑結(jié)構(gòu)，而第一加熱棒216a～216d可為等直徑結(jié)構(gòu)。以下利用第一加熱棒216f來舉例說明非等直徑的加熱棒結(jié)構(gòu)。請參照圖7，其繪示依照本實用新型的一實施方式的一種上電阻式加熱器的第一加熱棒的俯視示意圖。第一加熱棒216f可具有主體部234、以及分別位于主體部234的二端的插設(shè)部236與238，其中插設(shè)部236與238配置以分別插設(shè)于長連接器214與第一短連接器212a中。由于第一加熱棒216f的主體部234被加粗，因此為了使第一加熱棒216f能順利設(shè)置在長連接器214與第一短連接器212a的原設(shè)計的孔洞中，插設(shè)部236與238的直徑可小于主體部234的直徑。

在本實施方式中，通過改變長連接器214的幾何形狀，以增加中間段228的截面積，來降低長連接器214的中間段228的發(fā)熱，藉此可改善上電阻式加熱器204的熱點現(xiàn)象，而可降低多晶硅晶錠黏鍋風(fēng)險，進(jìn)而可提升多晶硅的晶錠良率。

此外，本實施方式更可利用改變短連接器以及加熱棒的幾何形狀，即增加第一短連接器212a的中間段與第二短連接器212b的中間段222的截面積、以及加粗第一加熱棒216f或第一加熱棒216e與216f和第二加熱棒218f或第二加熱棒218e與218f，來調(diào)整上電阻式加熱器204的溫度分布。藉此，可提升多晶硅長晶裝置200的爐體208內(nèi)的熱場溫度分布的均勻度。

請參照下表1，其列示出圖1的傳統(tǒng)上加熱器106與本實用新型的上電阻式加熱器204的點(a)～(f)處的發(fā)熱功率(單位：W/m²)。

表1

并請同時參照圖1、圖4與圖8，其中圖8繪示本實用新型的一實施方式的一種上電阻式加熱器與傳統(tǒng)上加熱器上的近中心處(點(c))與其他處(點(a)、(b)、(d)、(e)及(f))的發(fā)熱功率差值柱狀圖。由表1可知，增加上電阻式加熱器204的長連接器214的中間段228的截面積后，上電阻式加熱器204的點(a)處的發(fā)熱功率確實較傳統(tǒng)上加熱器106的發(fā)熱功率下降。因此，可有效改善多晶硅晶錠的裂錠或破錠問題。

另外，由圖8可知，增加第一短連接器212a的中間段與第二短連接器212b的中間段222的截面積、以及加粗第一加熱棒216f或第一加熱棒216e與216f和第二加熱棒218f或第二加熱棒218e與218f，上電阻式加熱器204的溫度較高的點(c)與其他各點(a)、(b)及(d)～(f)之間的發(fā)熱功率差值較傳統(tǒng)上加熱器106小，因此上電阻式加熱器204的溫度分布較上加熱器106均勻。

由上述的實施方式可知，本實用新型的一優(yōu)點就是因為本實用新型的電阻式加熱器與多晶硅長晶裝置通過改變長連接器的幾何形狀，來降低長連接器和加熱器其他部位的發(fā)熱功率差異，提升熱場的溫度分布均勻度，而可降低多晶硅晶錠黏鍋風(fēng)險，進(jìn)而可提升多晶硅的晶錠良率。

當(dāng)然，本實用新型還可有其它多種實施例，在不背離本實用新型精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本實用新型作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本實用新型所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。