CN218830695U 有效 电极保护结构和单晶炉
技术领域 [0001]本实用新型涉及半导体晶圆技术领域,尤其涉及一种电极保护结构和单晶炉。 背景技术 [0002]随着半导体硅晶圆品质的不断提高,对拉晶过程中的晶棒的晶体缺陷有了更高的管控要求,影响晶体缺陷的因素主要有两个因素,其一是拉晶工艺参数,用优化的工艺参数去拉晶能制得品质更好的晶棒;其二是热场的结构和性能,其好坏是晶棒品质的先决条件,热场是拉晶炉中至关重要的组成部分,由于拉晶炉拉晶环境要求严苛,对于热场的品质和材质要求极高,不仅要耐高温,热稳定性好,而且纯度要高。 [0003]目前单晶炉电极采用直通式石英套管进行绝缘保护,但结合拉晶炉的使用工况,在拉晶过程中会有大量挥发性氧化硅尾气随着惰性气体流自上而下排出,在经过电极时,直筒型石英套管无法阻挡气体对电极的沉积腐蚀,这很大程度上影响了电极的使用寿命。 实用新型内容 [0004]为了解决上述技术问题,本实用新型提供一种电极保护结构和单晶炉 [0005]为了达到上述目的,本实用新型实施例采用的技术方案是:一种电极保护结构,用于保护单晶炉中的电极,包括: [0006]空心柱状本体,内部包括一容纳腔,以用于容纳电极; [0007]盖体,盖设于所述空心柱状本体上,所述盖体上设置有与所述容纳腔连通的第一通孔; [0008]导电连接件,包括相对设置的第一端和第二端,所述第一端设置有电极连接部,所述电极连接部能够插入所述第一通孔内以用于与容纳于所述空心柱状本体内的电极连接,所述第二端设置有加热器连接部,所述加热器连接部外露于所述第一通孔以用于与单晶炉的加热器连接; [0009]所述空心柱状本体的外周面上分布有与所述容纳腔连通的多个第二通孔。 [0010]可选的,沿着所述空心柱状本体的轴向方向,所述空心柱状本体包括设置所述第一通孔的顶部,所述第二通孔的轴向方向与所述空心柱状本体的轴向方向之间的夹角为钝角,且所述第二通孔包括位于所述空心柱状本体的外侧壁的第一开口端和位于所述空心柱状本体的内侧壁的第二开口端,所述第一开口端与所述顶部之间的距离大于所述第二开口端与所述顶部之间的距离。 [0011]可选的,所述第一开口端在所述空心柱状本体的径向方向上的正投影为矩形。 [0012]可选的,沿着所述空心柱状本体的轴向方向,所述第一开口端包括靠近所述顶部设置的第一侧边和与所述第一侧边相邻的第二侧边,所述第一侧边在所述空心柱状本体的径向方向上的正投影的长度大于所述第二侧边在所述空心柱状本体的径向方向上的正投影的长度。 [0013]可选的,多个所述第二通孔间隔且均匀分布于所述空心柱状本体的外周面上。 [0014]可选的,所述导电连接件包括主体部,所述主体部包括位于所述第一端的第一端面和位于所述第二端的第二端面,所述主体部在所述空心柱状本体的径向方向上的截面的形状与所述第一通孔的形状相符,所述电极连接部为凸设于所述第一端面的连接柱,所述加热器连接部为开设于所述第二端面的连接卡槽。 [0015]可选的,所述第一端面上设置有围设于所述连接柱的外围的隔热垫片,和/或所述第二端面上设置有围设于所述连接卡槽的外围的隔热垫片。 [0016]可选的,沿着所述空心柱状本体的轴向方向,所述空心柱状本体包括设置所述第一通孔的顶部,所述顶部的端面上设置有凹槽,所述盖体上设置有与所述凹槽配合的凸起。 [0017]可选的,所述盖体包括与所述空心柱状本体连接的环形连接面,所述凹槽为围设于所述第一通孔的外围的环形凹槽,所述凸起为凸设于所述环形连接面上的环形凸起。 [0018]可选的,所述盖体为锥台状结构,所述盖体靠近所述空心柱状本体的一端的面积大于远离所述空心柱状本体的一端的面积。 [0019]可选的,所述盖体和所述空心柱状本体均采用立方氮化硼制成。 [0020]本实用新型实施例还提供一种单晶炉,包括电极、加热器和上述的电极保护结构,所述电极容纳于所述容纳腔内,且所述电极通过所述导电连接件与所述加热器连接。 [0021]可选的,所述导电连接件包括主体部,所述主体部包括位于所述第一端的第一端面和位于所述第二端的第二端面,所述主体部在所述空心柱状本体的径向方向上的截面的形状与所述第一通孔的形状相符,所述电极连接部为凸设于所述第一端面的连接柱,所述加热器连接部为开设于所述第二端面的连接卡槽; [0022]所述加热器包括呈筒状结构的加热器主体,以及与所述加热器主体一体成型的至少两个电极连接头,所述电极连接头上设置有与所述连接卡槽配合以供螺栓穿过的安装孔。 [0023]可选的,所述加热器主体沿其轴向方向包括相对的顶部开口端和底部开口端,所述加热器主体沿其周向方向交互分布有多个第一开槽和第二开槽,所述第一开槽的开口朝向所述顶部开口端,所述第二开槽的开口朝向所述底部开口端。 [0024]本实用新型的有益效果是:所述盖体和所述空心柱状本体相配合可以有效的阻挡单晶炉内气体浸入到电极表面产生侵蚀反应,并且分布于所述空心柱状本体的外周面上的所述第二通孔的设置利于电极散热,并且防止沿着所述空心柱状本体的轴向方向从上而下吹过的气体进入到所述空心柱状本体内部,防止电极被侵蚀。 附图说明 [0025]图1表示本实用新型实施例中电极保护结构示意图; [0026]图2表示本实用新型实施例中盖体的示意图; [0027]图3表示本实用新型实施例中的空心柱状本体的示意图; [0028]图4表示本实用新型实施例中的加热器与、电极保护结构、电极的连接状态示意图。 具体实施方式 [0029]为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本实用新型实施例的附图,对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例,本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。 [0030]在本实用新型的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。 [0031]参考图1-图4,本实施例提供一种电极4保护结构,用于保护单晶炉中的电极4,包括: [0032]空心柱状本体1,内部包括一容纳腔,以用于容纳电极4; [0033]盖体2,盖设于所述空心柱状本体1上,所述盖体2上设置有与所述容纳腔连通的第一通孔21; [0034]导电连接件3,包括相对设置的第一端和第二端,所述第一端设置有电极连接部,所述电极连接部能够插入所述第一通孔21内以用于与容纳于所述空心柱状本体1内的电极4连接,所述第二端设置有加热器连接部,所述加热器连接部外露于所述第一通孔21以用于与单晶炉的加热器6连接; [0035]所述空心柱状本体1的外周面上分布有与所述容纳腔连通的多个第二通孔11。 [0036]相关技术中,单晶炉电极采用直通式石英套管进行绝缘保护,电极的顶端是外露的,石英套管无法阻挡电极被气体侵蚀,本实施例中,采用所述盖体2和所述空心柱状本体1相配合,有效的阻挡单晶炉内气体浸入到电极表面产生侵蚀反应。 [0037]电极在工作时会产生额外的热量,如果热量没办法及时排走将影响电极的导电性,同时会影响电极的使用寿命,本实施例中的所述第二通孔11起到散热的作用,以解决上述问题,并且所述第二通孔11分布于所述空心柱状本体1的外周面上在利于电极散热的同时,防止沿着所述空心柱状本体1的轴向方向从上而下吹过的气体进入到所述空心柱状本体1内部,防止电极被侵蚀。 [0038]示例性的,为了有效的防止气体进入到所述空心柱状本体1内部以侵蚀电极4,在所述空心柱状本体1的轴向方向上(参考图1图3中的X方向),所述盖体2的正投影的面积大于所述空心柱状本体1的正投影的面积,即所述空心柱状本体1完全被罩设在所述盖体2下方,有效的阻挡自上而下流过的气体(在拉晶过程中会有大量挥发性氧化硅尾气随着惰性气体流自上而下排出)。 [0039]示例性的实施方式中,沿着所述空心柱状本体1的轴向方向,所述空心柱状本体1包括设置所述第一通孔21的顶部,以及与所述顶部相对设置的底部,所述第二通孔11的轴向方向与所述空心柱状本体1的轴向方向之间的夹角为钝角,且所述第二通孔11包括位于所述空心柱状本体1的外侧壁的第一开口端和位于所述空心柱状本体1的内侧壁的第二开口端,所述第一开口端与所述顶部之间的距离大于所述第二开口端与所述顶部之间的距离。 [0040]单晶炉内的气体是从上至下流动,即沿着从所述顶部到所述底部的方向流动,采用上述方案,使得所述第二通孔11倾斜设置,且是从所述顶部到所述底部的方向倾斜向下设置,所述第二通孔11位于所述空心柱状本体1的外侧壁的第一开口端是位于所述空心柱状本体1的内侧壁的所述第一开口端的下方,防止气体从所述第二通孔11进入所述空心柱状本体1的内部(即所述容纳腔),有效的防止电极4被侵蚀。 [0041]示例性的实施方式中,所述第一开口端包括靠近所述顶部设置的第一侧边111,所述第一侧边111向远离所述空心柱状本体1的方向延伸形成挡板,以提高防护效果。 [0042]示例性的实施方式中,所述第一开口端在所述空心柱状本体1的径向方向上的正投影为矩形,但并不以此为限,还可以是圆形、梯形等。 [0043]示例性的实施方式中,沿着所述空心柱状本体1的轴向方向,所述第一开口端包括靠近所述顶部设置的第一侧边111和与所述第一侧边111相邻的第二侧边112,所述第一侧边111在所述空心柱状本体1的径向方向上的正投影的长度大于所述第二侧边112在所述空心柱状本体1的径向方向上的正投影的长度。 [0044]示例性的实施方式中,多个所述第二通孔11间隔且均匀分布于所述空心柱状本体1的外周面上,利于电极4的均匀散热。 [0045]所述第二通孔11的分布形式可以有多种,以下具体介绍本实施例中所述第二通孔11的几种分布方式。 [0046]示例性的实施方式中,沿所述空心柱状本体1的外周面设置多列镂空区101,每列所述镂空区101包括间隔设置的多个所述第二通孔11,每列所述第二通孔11。 [0047]示例性的实施方式中,多列镂空区101包括第一镂空区101和第二镂空区101,所述第一镂空区101中的所述第二通孔11在所述第二镂空区101上的正投影与相应的所述第二通孔11重合。 [0048]示例性的实施方式中,多列镂空区101包括第一镂空区101和第二镂空区101,所述第一镂空区101中的所述第二通孔11在所述第二镂空区101上的正投影位于所述第二镂空区101中相邻的两个所述第二通孔11之间。 [0049]示例性的实施方式中,所述导电连接件3包括主体部31,所述主体部31包括位于所述第一端的第一端面和位于所述第二端的第二端面,所述主体部31在所述空心柱状本体1的径向方向上的截面的形状与所述第一通孔21的形状相符,所述电极连接部为凸设于所述第一端面的连接柱32,所述加热器连接部为开设于所述第二端面的连接卡槽33。 [0050]所述导电连接件3与电极4的连接方式可以有多种,所述导电连接件3与加热器6的连接方式也可以有多种,例如螺纹连接、卡接等,一实施方式中,所述连接柱32的外周面上设置外螺纹以与电极4上的螺纹槽进行螺纹连接,所述连接卡槽33的内壁上设置有内螺纹以供螺栓7穿过,以通过螺栓7连接的方式与加热器6连接。 [0051]示例性的,所述连接柱32远离所述主体部31的一端设置有圆锥形导向部件,以便于所述连接柱32与电极的连接。 [0052]示例性的实施方式中,所述第一端面上设置有围设于所述连接柱32的外围的隔热垫片5,和/或所述第二端面上设置有围设于所述连接卡槽33的外围的隔热垫片5。 [0053]本实施例中采用所述盖体2和所述空心柱状本体1相配合的方式,保护电极,阻挡氧化硅尾气浸入到电极表面产生侵蚀反应,同时起到隔热的作用,避免位于电极上方的加热器的热量向下传输,所述隔热垫片5的设置进一步的减少上方热量向下传输,维持拉晶炉室温度场的稳定,保证晶体品质的稳定. [0054]图1中所述隔热垫片5设置于所述导电连接件用于与所述加热器连接的一端,但并不以此为限。 [0055]示例性的实施方式中,沿着所述空心柱状本体1的轴向方向,所述空心柱状本体1包括设置所述第一通孔21的顶部,所述顶部的端面上设置有凹槽12,所述盖体2上设置有与所述凹槽12配合的凸起22。 [0056]通过所述凹槽12和所述凸起22相配合的方式实现所述盖体2和所述空心柱状本体1的卡接。 [0057]示例性的实施方式中,所述盖体2包括与所述空心柱状本体1连接的环形连接面,所述凹槽12为围设于所述第一通孔21的外围的环形凹槽12,所述凸起22为凸设于所述环形连接面上的环形凸起22。 [0058]示例性的实施方式中,所述盖体2为锥台状结构,所述盖体2靠近所述空心柱状本体1的一端的面积大于远离所述空心柱状本体1的一端的面积。 [0059]所述盖体2和所述空心柱状本体1采用绝缘材料制成,示例性的实施方式中,所述盖体2和所述空心柱状本体1均采用立方氮化硼制成。 [0060]相关技术中,保护电极4的套管为石英套管,石英材质套管在尾气不纯挥发物的侵蚀下会发生析晶反应(挥发性的杂质不纯物在局部集聚,使得石英在高温下粘度降低,促使失透加剧,进而产生析晶反应),形成白析状的方石英,该物质很脆,极易破碎失效,因此采用石英套管,其使用寿命很短且无法很好地保护电极4。 [0061]立方氮化硼(c-BN)是仅次于金刚石的超硬材料,化学稳定性极好,具有很高的化学惰性,具有高电阻率,本实施方式中,正是利用了立方氮化硼的相应特性,提高所述电极4保护结构的使用寿命。 [0062]参考图4,本实用新型实施例还提供一种单晶炉,包括电极4、加热器6和上述的电极4保护结构,所述电极4容纳于所述容纳腔内,且所述电极4通过所述导电连接件3与所述加热器6连接。 [0063]所述单晶炉包括炉体,位于炉体内的坩埚,所述加热器6位于所坩埚的外围以用于对所述坩埚加热,电极4容纳于所述空心柱状本体1的容纳腔内,所述电极4保护结构通过所述导电连接件3与所述加热器6连接。 [0064]示例性的实施方式中,所述导电连接件3包括主体部31,所述主体部31包括位于所述第一端的第一端面和位于所述第二端的第二端面,所述主体部31在所述空心柱状本体1的径向方向上的截面的形状与所述第一通孔21的形状相符,所述电极连接部为凸设于所述第一端面的连接柱32,所述加热器连接部为开设于所述第二端面的连接卡槽33; [0065]所述加热器6包括呈筒状结构的加热器6主体,以及与所述加热器6主体一体成型的至少两个电极连接头63,所述电极连接头63上设置有与所述连接卡槽33配合以供螺栓7穿过的安装孔。 [0066]示例性的实施方式中,所述加热器6主体沿其轴向方向包括相对的顶部开口端和底部开口端,所述加热器6主体沿其周向方向交互分布有多个第一开槽61和第二开槽62,所述第一开槽61的开口朝向所述顶部开口端,所述第二开槽62的开口朝向所述底部开口端。 [0067]可以理解的是,以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式,然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言,在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下,可以做出各种变型和改进,这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。
现在,一起体验智慧芽的产品和服务
自动注册,无需人工审核,即可立即开始查询专利
立即注册
澳门正版图库

AI助手