一种组合式坩埚及利用该坩埚的单晶炉.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115595655A(43)申请公布日2023.01.13(21)申请号202211287328.7(22)申请日2022.10.20(71)申请人上海骐杰碳素材料有限公司地址201403上海市奉贤区金海公路6055号11幢5层(72)发明人申富强张晶孙亚林牛龙祥(74)专利代理机构上海创开专利代理事务所(普通合伙)31374专利代理师汪发成(51)Int.Cl.C30B15/10(2006.01)C30B28/10(2006.01)C30B29/06(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图11页(54)发明名称一种组合式坩埚及利用该坩埚的单晶炉(57)摘要本发明公开了一种组合式坩埚及利用该坩埚的单晶炉，涉及单晶硅制造技术领域。本发明包括套设于石英坩埚外部的内坩埚以及用于对内坩埚进行兜覆的网状坩埚，内坩埚采用石墨坩埚、碳碳坩埚或陶瓷坩埚；网状坩埚与内坩埚之间采用网兜限位结构或通过石墨胶相粘接；网状坩埚是由一根或多根碳纤维绳编织形成的对石墨、碳碳或陶瓷坩埚进行兜覆的中空网状体。本发明与原有大厚度的石墨、碳碳或陶瓷坩埚相比，腐蚀损坏后的更换成本低；网状坩埚能够保持石墨、碳碳或陶瓷坩埚的强度和稳定结构；由于厚度减小，产品的热传导效率更高，加热和冷却效率提升，能耗降低；且网状坩埚能够重复使用，安装拆卸简单便捷。CN115595655ACN115595655A权利要求书1/1页1.一种组合式坩埚，其特征在于，包括套设于石英坩埚外部的内坩埚(1)以及用于对内坩埚(1)进行兜覆的网状坩埚(2)，所述内坩埚(1)采用石墨坩埚、碳碳坩埚或陶瓷坩埚。2.根据权利要求1所述的一种组合式坩埚，其特征在于，所述网状坩埚(2)与内坩埚(1)之间采用网兜限位结构或通过石墨胶相粘接。3.根据权利要求2所述的一种组合式坩埚，其特征在于，所述网兜限位结构包括利用设置于内坩埚(1)外表面的凸起(101)挂住网状坩埚(2)或利用设置于内坩埚(1)外表面的台阶结构(A)卡接住网状坩埚(2)；所述台阶结构(A)的深度为1‑10mm；所述凸起(101)的厚度为1‑10mm。4.据权利要求1所述的一种组合式坩埚，其特征在于，所述内坩埚(1)采用整体式坩埚或分体式坩埚，所述分体式坩埚包括多瓣式坩埚。5.根据权利要求1所述的一种组合式坩埚，其特征在于，所述网状坩埚(2)是由一根或多根碳纤维绳编织形成的对内坩埚(1)进行兜覆的中空网状体，其内表面与内坩埚(1)外表面相贴合。6.根据权利要求5所述的一种组合式坩埚，其特征在于，所述网状坩埚(2)具体为碗状或直筒状，底部设有开口或由碳纤维绳编织覆盖，所述网状坩埚(2)的顶部为开口。7.根据权利要求5所述的一种组合式坩埚，其特征在于，所述网状坩埚(2)的碳纤维绳表面包覆或填充有沉积碳层或硬化物质层。8.根据权利要求1所述的一种组合式坩埚，其特征在于，所述陶瓷坩埚的材料包括氮化硼、碳化硅、碳化钨、氧化锆、氧化铝、氮化铝、二硼化钛、碳化鉿中任意一种或多种混合。9.一种单晶炉，其特征在于：包括如权利要求1‑8任一项所述的组合式坩埚。10.一种拉晶方法，其特征在于，采用权利要求9所述单晶炉进行拉晶的方法。2CN115595655A说明书1/7页一种组合式坩埚及利用该坩埚的单晶炉技术领域[0001]本发明属于单晶硅或多晶硅制造技术领域，特别是涉及一种组合式坩埚以及使用该组合式坩埚的单晶炉。背景技术[0002]单晶炉是一种在惰性气体环境中，用石墨加热器将多晶硅等多晶材料融化，用直拉法生长无错位单晶的设备。拉晶是指熔融的单质硅在凝固时硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核，如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒并平行结合起来便结晶成单晶硅。[0003]现有的单晶炉中的坩埚结构是在石英坩埚外包裹石墨、碳碳或陶瓷坩埚，加热器直接加热该石墨、碳碳或陶瓷坩埚使石英坩埚内的硅融化，这一过程中，硅融化后在石英坩埚内会产生大量的一氧化硅，挥发出的一氧化硅被氩气流带到炉体的下方，从排气管排出。一氧化硅流经石墨件时，如石墨、碳碳或陶瓷坩埚、加热器、保温筒等，会与之发生反应生成碳化硅。每次产生的碳化硅经清炉吸除后，无论是石墨、碳碳或陶瓷坩埚还是加热器其原有的厚度都不可避免的减薄了，使用寿命将会不可避免的大大缩减。另外，在单晶炉中使用直拉法制造单晶硅的过程中，由于石墨、碳碳或陶瓷坩埚与包裹的石英坩埚的膨胀系数不同，可能还会导致石墨、碳碳或陶瓷坩埚的龟裂问题。在出现一定程度的龟裂以及内壁腐蚀后，会造成石墨、碳碳或陶瓷坩埚的报废。随着单晶硅生长的晶体直径越来越粗，相应的单晶炉的直径也越做越大，对于热场的可靠性要求也越来越高，对应地，石墨、碳碳或陶瓷坩埚壁厚增大、重量增加，进而要求加热器加大功率提高加热温度以达到石英坩