直拉单晶炉石墨坩埚.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102206855A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102206855A(43)申请公布日2011.10.05(21)申请号201010134461.X(22)申请日2010.03.29(71)申请人上海杰姆斯电子材料有限公司地址201600上海市松江区泗泾镇高新技术园区双施路333号(72)发明人周俭(74)专利代理机构北京元中知识产权代理有限责任公司11223代理人曲艳(51)Int.Cl.C30B15/10(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称直拉单晶炉石墨坩埚(57)摘要本发明涉及一种直拉单晶炉石墨坩埚，包括石墨坩埚本体，在所述石墨坩埚本体的侧壁上设置有至少一个贯穿所述石墨坩埚本体壁厚的第一通孔，在每个所述第一通孔中插入一个石墨环，在所述石墨环的中心再开有贯穿的第二通孔。直拉单晶炉内的硅料在加热时产生的气体可以从第二通孔里跑出来，这样，就可以避免一氧化硅对石墨坩埚各瓣接缝处的侵蚀，而使接缝处变形，在石墨环因为长期有气体从中穿过而变形后，只需要将石墨环敲掉，重新换一个即可，此时，石墨坩埚还可以继续使用，可延长石墨坩埚的寿命一至两倍，大幅度降低生产成本。CN102685ACCNN110220685502206861A权利要求书1/1页1.一种直拉单晶炉石墨坩埚，包括石墨坩埚本体(1)，其特征在于：在所述石墨坩埚本体(1)的侧壁上设置有多个贯穿所述石墨坩埚本体(1)壁厚的第一通孔(2)，在每个所述第一通孔(2)中插入一个石墨环(3)，在所述石墨环(3)的中心再开有贯穿的第二通孔(4)。2.根据权利要求1所述的直拉单晶炉石墨坩埚，其特征在于：所述第一通孔(2)的横断面为内大外小的梯形。3.根据权利要求1所述的直拉单晶炉石墨坩埚，其特征在于：所述第二通孔(4)的直径为2-8mm。4.根据权利要求3所述的直拉单晶炉石墨坩埚，其特征在于：所述第二通孔(4)的直径为3-5mm。5.根据权利要求1至4任一项所述的直拉单晶炉石墨坩埚，其特征在于：在所述石墨坩埚本体(1)的各瓣体上都均匀设置多个石墨环(3)。6.根据权利要求5所述的直拉单晶炉石墨坩埚，其特征在于：所述石墨环(3)均匀设置在所述石墨坩埚本体(1)侧壁底部的圆弧R处和/或设置在所述侧壁的直壁部分。7.根据权利要求6所述的直拉单晶炉石墨坩埚，其特征在于：所述设置在圆弧R处的石墨环(3)与设置在直壁部分的石墨环(3)相互错开设置。2CCNN110220685502206861A说明书1/3页直拉单晶炉石墨坩埚技术领域[0001]本发明涉及一种用直拉法生产单晶硅时，可提高单晶炉热场坩埚使用寿命的直拉单晶炉石墨坩埚，属于半导体晶体生长设备技术领域。背景技术[0002]21世纪，世界能源危机促进了光伏市场的发展，晶体硅太阳能电池是光伏行业的主导产品，占市场份额的90％。在国际市场的拉动下，我国太阳能光伏发电产业发展迅速，我国太阳能电池年产量由原来占世界份额的1％发展到世界份额的10％以上。与其它晶体硅太阳能电池相比，单晶硅太阳能电池的转化率较高，但其生产成本也高。随着世界各国对太阳能光伏产业的进一步重视，特别是发达国家制定了一系列的扶持政策，鼓励开发利用太阳能，另外，随着硅太阳能电池应用面的不断扩大，太阳能电池的需求量越来越大，硅单晶材料的需求量也就同比扩大。[0003]单晶硅为一种半导体材料，一股用于制造集成电路和其它电子元件，单晶硅生长技术有两种：区熔法和直拉法，其中直拉法是目前普遍采用的方法。[0004]在直拉法生长单晶硅的方法中，将高纯度的多晶硅原料放入单晶生长炉中的石英坩埚内，然后在低真空有流动惰性气体保护下加热熔化，把一支有着特定生长方向的单晶硅(称做籽晶)装入籽晶夹持装置中，并使籽晶与硅溶液接触，调整熔融硅溶液的温度，使其接近熔点温度，然后驱动籽晶自上而下伸入熔融的硅溶液中并旋转，然后缓缓上提籽晶，则单晶硅体进入锥体部分的生长，当锥体的直径接近目标直径时，提高籽晶的提升速度，使单晶硅体直径不再增大而进入晶体的中部生长阶段，在单晶硅体生长接近结束时，再提高籽晶的提升速度，单晶硅体逐渐脱离熔融硅，形成下锥体而结束生长。用这种方法生长出来的单晶硅，其形状为两端呈锥形的圆柱体，将该圆柱体切片，即得到单晶硅半导体原料，这种圆形单晶硅片就可以作为集成电路或太阳能的材料。[0005]单晶硅拉制需要在一整套的热系统中进行，在拉制过程中处于低真空状态，且不断向单晶炉内充入惰性保护气体以带走由于单晶硅体从溶液中结晶时散发的结晶潜热和硅溶液挥发的一氧化硅颗粒，然后从单晶炉的排气口中由真空泵排出。单晶炉传统的热场部件基本上包括炉壁、加热器、保温层、石墨坩埚、石英坩埚等，单晶炉在由真空泵从排气口中排出一氧化硅时，由一氧