CN115558991B - 坩埚结构 - Google Patents
坩埚结构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115558991B CN115558991B CN202211349730.3A CN202211349730A CN115558991B CN 115558991 B CN115558991 B CN 115558991B CN 202211349730 A CN202211349730 A CN 202211349730A CN 115558991 B CN115558991 B CN 115558991B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- crucible
- thickness
- side wall
- crucible structure
- wall portion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims abstract description 11
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 39
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 39
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 39
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 17
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 27
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 27
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 17
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 14
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 13
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 8
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 8
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 8
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 6
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 5
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 5
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N carbon carbon Chemical compound C.C CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000005501 phase interface Effects 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000002109 crystal growth method Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 238000001782 photodegradation Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/02—Elements
- C30B29/06—Silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
- C30B15/10—Crucibles or containers for supporting the melt
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
- C30B15/20—Controlling or regulating
- C30B15/206—Controlling or regulating the thermal history of growing the ingot
Abstract
本申请实施例涉及单晶硅制造技术领域，提供一种坩埚结构，包括：坩埚本体和埚邦，所述埚邦位于所述坩埚本体的外壁面以及底面；所述坩埚本体包括第一底部以及与所述第一底部的边缘相连接的第一侧壁部；所述埚邦包括第二底部以及与所述第二底部的边缘相连接的第二侧壁部；所述第一侧壁部和所述第二侧壁部共同构成所述坩埚结构的侧壁部，所述第一底部和所述第二底部共同构成所述坩埚结构的底部；其中，沿所述坩埚结构的顶部至所述坩埚结构的底部的方向，所述第一侧壁部厚度逐渐减小，所述第二侧壁部厚度逐渐增大。本申请实施例提供的坩埚结构可以提高单晶硅的品质。
Description
技术领域
本申请实施例涉及单晶硅制造技术领域，特别涉及一种坩埚结构。
背景技术
半导体电子元器件的硅片，主要通过将直拉(Czochralski)法拉制的单晶硅棒切片而制造出。直拉法采用由石英制成的坩埚熔融多晶硅，以获得硅熔体，再将单晶晶种浸入硅熔体中，并连续地提升晶种移动离开硅熔体表面，由此在移动过程中在相界面处生长出单晶硅棒。
在目前制造单晶硅的过程中，通常利用石英坩埚熔化多晶硅，由于多晶硅的熔化温度较高，需要将石英坩埚加热至足够高的温度并且保持足够长的时间才能够获得硅熔体，但是石英坩埚被加热至高温并且保持较长时间时会使石英坩埚中的氧的过度析出，导致熔体硅中氧含量过高，进而拉出的单晶硅棒中氧含量较高。
因此，需要对熔融多晶硅的坩埚结构进行改进，以降低单晶硅棒中的氧含量，以提高单晶硅的品质。
发明内容
本申请实施例提供一种坩埚结构，可以提高单晶的品质。
根据本申请一些实施例，本申请实施例一方面提供一种坩埚结构，包括：坩埚本体和埚邦，埚邦位于坩埚本体的外壁面以及底面；坩埚本体包括第一底部以及与第一底部的边缘相连接的第一侧壁部；埚邦包括第二底部以及与第二底部的边缘相连接的第二侧壁部；第一侧壁部和第二侧壁部共同构成坩埚结构的侧壁部，第一底部和第二底部共同构成坩埚结构的底部；其中，沿坩埚结构的顶部至坩埚结构的底部的方向，第一侧壁部的厚度逐渐减小，第二侧壁部的厚度逐渐增大。
在一些实施例中，沿坩埚结构的顶部至坩埚结构的底部的方向，坩埚结构的侧壁部各处的厚度相等。
在一些实施例中，坩埚本体的外壁面和埚邦的内壁面均与坩埚结构的中心轴线平行，或者，坩埚本体的内壁面和埚邦的外壁面均与坩埚结构的中心轴线平行。
在一些实施例中，坩埚本体的内壁面和外壁面均相对于坩埚结构的中心轴线倾斜，且埚邦的内壁面和外壁面均相对于坩埚结构的中心轴线倾斜。
在一些实施例中，以坩埚结构的侧壁部的顶面为剖面，第一侧壁部的厚度与第二侧壁部的厚度之比范围为2～3；以坩埚结构的侧壁部的底面为剖面，第一侧壁部的厚度与第二侧壁部的厚度之比范围为0.1～0.3。
在一些实施例中，沿坩埚结构的顶部至坩埚结构的底部的方向，第一侧壁部的厚度范围为5～25mm；第二侧壁部的厚度范围为10～35mm。
在一些实施例中，坩埚本体的导热性高于埚邦的导热性。
在一些实施例中，第二底部的厚度大于第一底部的厚度。
在一些实施例中，第一底部具有第一拐角部，第二底部具有第二拐角部，第二拐角部与第二拐角部的位置正对，第一拐角部的厚度小于第二拐角部的厚度。
在一些实施例中，第一拐角部的厚度范围为20～30mm；第二拐角部的厚度范围为20～30mm。
在一些实施例中，第一底部的厚度自所述第一底部的边缘至第一底部的中心逐渐减小。
在一些实施例中，坩埚本体与埚邦采用一体式成型的方式结合，或者坩埚本体与埚邦采用嵌入式的方式结合。
本申请实施例提供的技术方案至少具有以下优点：坩埚结构中包括坩埚本体和埚邦，其中，沿坩埚结构的顶部至坩埚结构的底部的方向，坩埚本体的第一侧壁部的厚度逐渐减小，埚邦的第二侧壁部的厚度逐渐增大，可以有利于第一侧壁部和第二侧壁部共同构成的坩埚结构的侧壁部，在沿坩埚结构的顶部至坩埚结构的底部的方向上，形成逐渐降低的温度梯度。相应的，坩埚结构中熔体硅的温度自坩埚结构底部至坩埚结构的顶部逐渐增加，与熔体硅接触的坩埚本体中第一底部的温度可以适当降低，在满足熔融多晶硅的条件下，可以避免坩埚本体中的氧由于高温析出进入至熔体硅中，以提高拉出单晶硅棒的品质；且由于坩埚结构的底部至顶部形成逐渐增加的温度梯度，坩埚结构内部的熔体硅可以产生对流，位于坩埚结构中熔体硅液面中心区域的温度较高，坩埚结构底部析出的少量氧由于对流被带至熔体硅的液面中心区域后挥发，然后被冷却气流带走，进而在拉晶过程中可以进入到单晶硅棒中的氧减少，单晶硅棒的品质提升。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制；为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请一实施例提供的一种坩埚结构的示意图；
图2为本申请一实施例提供的一种坩埚本体的结构示意图；
图3为本申请一实施例提供的一种埚邦的结构示意图；
图4至图6为本申请一实施例提供的多种坩埚结构的示意图；
图7为图6中坩埚结构侧壁部的局部放大结构示意图。
具体实施方式
由背景技术可知，需要对熔融多晶硅的坩埚结构进行改进，避免坩埚中的氧析出导致熔体硅的氧含量过高，以提高单晶硅的品质。
分析发现，通常单晶硅的制作过程中，会以石英坩埚作为放置多晶硅原料的容器，石英坩埚的主要成分为二氧化硅，在高温下部分氧原子会从石英中游离出来，进入到硅晶体中。因此，由石英坩埚作为容器的晶体生长法生长得到的晶体会有较高的氧浓度。
然而，某些使用场合下需要极低氧含量的硅晶体，例如，为了提高作为掺硼太阳能光伏硅材料的寿命，减少光致衰减带来的负面影响，硅晶体中的氧含量需要最小化。氧作为一种杂质，在硅晶体中的平衡偏析系数k约等于1。也就是说，当氧通过某种方式扩散到晶体生长的固液相界面时，氧原子就很容易进入到硅晶体中。在这种情况下，尽可能地降低从石英坩埚中析出的氧原子的数量，将在最大程度上解决使用石英坩埚作为容器进行硅晶体生长时晶体内氧含量偏高的问题。
根据本申请一些实施例，本申请一实施例提供一种坩埚结构，以提高单晶硅的品质。
下面将结合附图对本申请的各实施例进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本申请各实施例中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。
图1为本申请一实施例提供的一种坩埚结构的示意图，图2为本申请一实施例提供的一种坩埚本体的结构示意图，图3为本申请一实施例提供的一种埚邦的结构示意图，图4至图6为本公开一实施例提供的多种坩埚结构示意图，图7为图6中坩埚结构侧壁部的局部放大结构示意图，以下将结合附图对本实施例提供的坩埚结构进行详细说明，具体如下：
参考图1至图3，坩埚结构100，包括：坩埚本体200和埚邦300，埚邦300位于坩埚本体200的外壁面以及底面；坩埚本体200包括第一底部112以及与第一底部112的边缘相连接的第一侧壁部111，其中，第一侧壁部111的底部与第一底部112的边缘相连接，第一侧壁部111的顶部沿远离第一底部112的方向延伸；埚邦300包括第二底部122以及与第二底部122的边缘相连接的第二侧壁部121，其中，第二侧壁部121的底部与第二底部122的边缘相连接，第二侧壁部121的顶部沿远离第二底部122的方向延伸；第一侧壁部111和第二侧壁部121共同构成坩埚结构100的侧壁部101，第一底部112和第二底部122共同构成坩埚结构100的底部102；其中，沿坩埚结构100的顶部至坩埚结构100的底部102的方向，第一侧壁部111的厚度L1逐渐减小，第二侧壁部121的厚度L2逐渐增大。
本申请实施例提供的坩埚结构100包括坩埚本体200和埚邦300，其中，沿坩埚结构100的顶部至坩埚结构100的底部102的方向，坩埚本体200的第一侧壁部111的厚度L1逐渐减小，埚邦300的第二侧壁部121的厚度L2逐渐增大，可以有利于第一侧壁部111和第二侧壁部121共同构成的坩埚结构100的侧壁部101，在沿坩埚结构100的顶部至坩埚结构100的底部102的方向上，形成逐渐降低的温度梯度。相应的，坩埚结构100中熔体硅的温度自坩埚结构100的底部102至坩埚结构100的顶部逐渐增加，与熔体硅接触的坩埚本体200中第一底部112的温度可以适当降低，在满足熔融多晶硅的条件下，可以避免坩埚本体200中的氧由于高温析出进入至熔体硅中，以提高拉出单晶硅棒的品质；且由于坩埚结构100的底部至顶部形成逐渐增加的温度梯度，坩埚结构100内部的熔体硅可以产生对流，位于坩埚结构100中熔体硅液面中心区域的温度较高，坩埚结构100底部析出的少量氧由于对流被带至熔体硅的液面中心区域后挥发，然后被冷却气流带走，进而在拉晶过程中可以进入到单晶硅棒中的氧减少，单晶硅棒的品质提升。
需要说明的是，第一侧壁部111的厚度L1为，沿垂直于坩埚结构100的中心轴线S方向上，第一侧壁部111的内壁面201至第一侧壁部111的外壁面202之间的厚度；第二侧壁部121的厚度L2为，沿垂直于坩埚结构100的中心轴线S方向上，第二侧壁部121的内壁面301至第二侧壁部121的外壁面302之间的厚度。
对于坩埚本体200，形成坩埚本体200的材料包括氧化锆、氧化铝、氮化铝、石墨、石英或碳碳复合材料中的一种。
对于埚邦300，形成埚邦300的材料包括氧化锆、氧化铝、氮化铝、石墨、石英或碳碳复合材料中的一种。
在一些实施例中，坩埚本体200的导热性高于埚邦300的导热性。可以理解的是，埚邦300位于坩埚本体200的外壁面以及底面，坩埚本体200的内壁面201与多晶硅直接接触，因此坩埚本体200的导热性能需要高于埚邦300的导热性能，以便于传递热量使多晶硅熔融。埚邦300相较于坩埚本体200来说，可以认为是坩埚本体200的隔热材料。在沿坩埚结构100的顶部至坩埚结构100的底部102的方向上，埚邦300的第二侧壁部121的厚度L2逐渐增大，即隔热性能逐渐增加，相对于坩埚本体200来说，坩埚本体200能够接受到的热量逐渐减少；且坩埚本体200的第一侧壁部111厚度逐渐减小，相应的第一侧壁部111能够聚集的热量逐渐减少，从而有利于在坩埚结构100中形成逐渐降低的温度梯度。
在一些实施例中，沿坩埚结构100的顶部至坩埚结构100的底部102的方向，坩埚结构100的侧壁部101各处的厚度相等。其中，坩埚结构100的侧壁部101各处的厚度指的是，在沿垂直于坩埚结构100的中心轴线S的方向上，第一侧壁部111的内壁面201至第二侧壁部121的外壁面302之间的厚度(即L1+L2)。也就是说，第一侧壁部111和第二侧壁部121共同构成的坩埚结构100的侧壁部101不同位置的厚度均等，则对于坩埚结构100来说，可以避免由于坩埚结构100的侧壁部101本身厚度不一导致的温度梯度难以控制的问题，有利于找出第一侧壁部111的厚度L1与第二侧壁部121的厚度L2之间的变化关系对温度梯度的影响，从而便于根据所需的目标温度梯度找出相应的第一侧壁部111的厚度L1与第二侧壁部121的厚度L2之间的变化关系。
在一些实施例中，参考图4，坩埚本体200的外壁面202和埚邦300的内壁面301可以均与坩埚结构100的中心轴线S平行；在另一些实施例中，返回参考图1，坩埚本体200的内壁面201和埚邦300的外壁面302可以均与坩埚结构100的中心轴线S平行；在又一些实施例中，参考图5，坩埚本体200的内壁面201和外壁面202均相对于坩埚结构100的中心轴线S倾斜，且埚邦300的内壁面301和外壁面302均相对于坩埚结构100的中心轴线S倾斜。可以理解的是，坩埚本体200的内壁面201和外壁面202以及埚邦300的外壁面301和内壁面302，可以根据实际坩埚结构100的设置需要进行相应的设计，以满足不同的使用需求。
参考图6及图7，在一些实施例中，沿坩埚结构100的顶部至坩埚结构100的底部102的方向，坩埚本体200的外壁面202以及埚邦300的内壁面301均为阶梯面，且坩埚本体200的外壁面202与埚邦300的内壁面301互补。通过将坩埚本体200的外壁面202以及埚邦300的内壁面301均设置为阶梯面，可以使坩埚本体200与埚邦300之间的接触面积增加，进而更有利于坩埚本体200与埚邦300的界面结合。
可以理解的是，本实施例提供的附图，仅作为坩埚本体200的外壁面202以及埚邦300的内壁面301均为阶梯面的结构示意图，不构成对坩埚本体200的外壁面202与埚邦300的内壁面301的阶梯面上阶梯数量的限定。在一些实施例中，坩埚本体200的内壁面201也可以为阶梯面，埚邦300的外壁面302也可以为阶梯面。
在一些实施例中，坩埚本体200与埚邦300采用一体式成型的方式结合，或者坩埚本体200与埚邦300采用嵌入式的方式结合。坩埚本体200与埚邦300通过一体式成型的方式结合，可以有利于坩埚结构100的整体移动和使用；坩埚本体200与埚邦300通过嵌入式的方式结合，可以有利于坩埚本体200或者埚邦300的更换。
在一些实施例中，以坩埚结构100的侧壁部101的顶面为剖面，第一侧壁部111的厚度L1与第二侧壁部121的厚度L2之比范围为2～3，具体地，第一侧壁部111的厚度L1与第二侧壁部121的厚度L2之比范围可以是2、2.1、2.3、2.5、2.7、2.9或者3；以坩埚结构100的侧壁部101的底面为剖面，第一侧壁部111的厚度L1与第二侧壁部121的厚度L2之比范围为0.1～0.3，具体地，第一侧壁部111的厚度L1与第二侧壁部121的厚度L2之比范围可以是0.1、0.13、0.15、0.17、0.19、0.21、0.23、0.25、0.27、0.29或者0.3。可以理解的是，在坩埚结构100的侧壁部101的顶面，第一侧壁部111的厚度L1较大，第二侧壁部121的厚度L2较小，第一侧壁部111的厚度L1与第二侧壁部121的厚度L2之比较小时，不利于坩埚结构100中靠近顶部的多晶硅升温；第一侧壁部111的厚度L1与第二侧壁部121的厚度L2之比较大时，第二侧壁部121对第一侧壁部111的保温效果下降，容易导致热量的损耗。因此，在坩埚结构100的侧壁部101的顶面，第一侧壁部111的厚度L1与第二侧壁部121的厚度L2之比需要满足一定条件，以使坩埚结构100内靠近顶部的多晶硅温度相对较高，从而便于拉晶的进行，同时避免过多的热量损耗。在坩埚结构100的侧壁部101的底面，第一侧壁部111的厚度L1较薄，第二侧壁部121的厚度L2较厚，第一侧壁部111的厚度L1与第二侧壁部121的厚度L2之比较小时，会导致第一侧壁部111温度过低，从而不利于多晶硅的熔融；当第一侧壁部111的厚度L1与第二侧壁部121的厚度L2之比较大时，不利于对第一侧壁部111的底部适当降温，从而不利于形成坩埚结构100中从顶部至底部逐渐降低的温度梯度。因此，在坩埚结构100的侧壁部101的底面，第一侧壁部111的厚度L1和第二侧壁部121的厚度L2之比需要满足一定条件，以使坩埚结构100中靠近底部的多晶硅温度相对较低，同时能使多晶硅熔融。
在一些实施例中，沿坩埚结构100的顶部至坩埚结构100的底部102的方向，第一侧壁部111的厚度L1范围为5～25mm，具体地，第一侧壁部111的厚度L1可以是5mm、8mm、12mm、15mm、18mm、21mm、23mm或者25mm；第二侧壁部121的厚度L2范围为10～35mm，具体地，第二侧壁部121的厚度L2可以是10mm、13mm、16mm、19mm、22mm、25mm、28mm、31mm或者35mm。第一侧壁部111和第二侧壁部121共同构成坩埚结构100的侧壁部101，第一侧壁部111的厚度L1和第二侧壁部121的厚度L2过小时，进而构成的坩埚结构100的侧壁部101厚度较薄，坩埚结构100的使用过程中容易发生破裂；第一侧壁部111的厚度L1和第二侧壁部121的厚度L2过大时，进而构成的坩埚结构100的侧壁部101厚度较厚，则坩埚结构100的质量相应增加，且不利于坩埚结构100的热传导，导致坩埚结构100的实用性能下降。因此，第一侧壁部111的厚度L1与第二侧壁部121的厚度L2需要在适当的范围内进行选择，以满足坩埚结构100整体的使用需要，同时有利于在坩埚结构100中形成自顶部至底部逐渐降低的温度梯度。
在一些实施例中，第二底部122的厚度大于第一底部112的厚度。可以理解的是，第二底部122为埚邦300的底部，第一底部112为坩埚的底部，第一底部112和第二底部122共同构成坩埚结构100的底部102，为满足坩埚结构100的底部102温度适当降低，第二底部122的厚度可以大于第一底部112的厚度，从而使第二底部122对第一底部112产生适当的隔热效果，以降低减少第一底部112吸收的热量。
在一些实施例中，第一底部112具有第一拐角部113，第二底部122具有第二拐角部123，第二拐角部113与第二拐角部123的位置正对，第一拐角部113的厚度小于第二拐角部123的厚度。可以理解的是，第一底部112与第一侧壁部111可以通过第一拐角部113相连接，第二底部122和第二侧壁部121可以通过第二拐角部123相连接，第一拐角部113和第二拐角部123均需要承担适当的应力以及热量集中，为避免第一拐角部113的热量集中导致过多的氧析出进入熔体硅中，可以使第二拐角部123的厚度大于第一拐角部113的厚度，从而使第二拐角部123对第一拐角部113进行适当的隔热降温，同时，也可以避免第一拐角部113出现漏硅的现象。
在一些实施例中，第一拐角部113的厚度范围为20～30mm，具体地，第一拐角部113的厚度可以是20mm、22mm、24mm、26mm、28mm或者30mm；第二拐角部123的厚度范围为20～30mm，具体地，第二拐角部123的厚度范围可以是20mm、22mm、24mm、26mm、28mm或者30mm。第一底部112的厚度越厚，则第一底部112中存在的氧越多，在加热过程中更容易析出氧到熔体硅中；第一拐角部113的厚度过薄，容易导致应力或者热量的集中从而发生漏硅现象，因此第一拐角部113的厚度需要在一定范围内选择，满足第一拐角部113的使用需求同时避免过多的氧析出。第二拐角部123的厚度越厚，对第一拐角部113的降温效果越好，但是容易导致降温过多无法熔融多晶硅；第二拐角部123的厚度越薄，则无法起到对第一拐角部113进行降温的效果。因此，第一拐角部113和第二拐角部123的厚度均需要结合实际需求，满足坩埚结构100的拐角处使用需求的同时，达到对坩埚结构100底部进行适当降温的目的。
在一些实施例中，第一底部112的厚度自所述第一底部112的边缘至第一底部112的中心逐渐减小。可以理解的是，第一底部112的厚度越薄，相应的该处的含氧量越低，但是第一底部112的边缘为第一拐角部113，由于应力和热量的集中，需要避免第一拐角部113的漏硅现象，因此，可以通过自所述第一底部112的边缘至第一底部112的中心逐渐减小第一底部112厚度的方式，以减小第一底部112的含氧量。
本申请实施例提供的坩埚结构100包括坩埚本体200和埚邦300，其中，沿坩埚结构100的顶部至坩埚结构100的底部102的方向，坩埚本体200的第一侧壁部111的厚度L1逐渐减小，埚邦300的第二侧壁部121的厚度L2逐渐增大，可以有利于第一侧壁部111和第二侧壁部121共同构成的坩埚结构100的侧壁部101，在沿坩埚结构100的顶部至坩埚结构100的底部102的方向上，形成逐渐降低的温度梯度。相应的，坩埚结构100中熔体硅的温度自坩埚结构100底部至坩埚结构100的顶部逐渐增加，与熔体硅接触的坩埚本体200中第一底部112的温度可以适当降低，在满足熔融多晶硅的条件下，可以避免坩埚本体200中的氧由于高温析出进入至熔体硅中，以提高拉出单晶硅棒的品质；且由于坩埚结构100的底部至顶部形成逐渐增加的温度梯度，坩埚结构100内部的熔体硅可以产生对流，位于坩埚结构100中熔体硅液面中心区域的温度较高，坩埚结构100底部析出的少量氧由于对流被带至熔体硅的液面中心区域后挥发，然后被冷却气流带走，进而在拉晶过程中可以进入到单晶硅棒中的氧减少，单晶硅棒的品质提升。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本申请的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本申请的精神和范围。
Claims (10)
1.一种用于拉出单晶硅棒的坩埚结构，其特征在于，包括：
坩埚本体和埚邦，所述埚邦位于所述坩埚本体的外壁面以及底面；
所述坩埚本体包括第一底部以及与所述第一底部的边缘相连接的第一侧壁部；
所述埚邦包括第二底部以及与所述第二底部的边缘相连接的第二侧壁部；
所述第一侧壁部和所述第二侧壁部共同构成所述坩埚结构的侧壁部，所述第一底部和所述第二底部共同构成所述坩埚结构的底部；
其中，沿所述坩埚结构的顶部至所述坩埚结构的底部的方向，所述第一侧壁部的厚度逐渐减小，所述第二侧壁部的厚度逐渐增大，所述坩埚本体的导热性高于所述埚邦的导热性，所述埚邦相对于所述坩埚本体为隔热材料，所述第一底部的厚度自所述第一底部的边缘至所述第一底部的中心逐渐减小。
2.根据权利要求1所述的用于拉出单晶硅棒的坩埚结构，其特征在于，沿所述坩埚结构的顶部至所述坩埚结构的底部的方向，所述坩埚结构的侧壁部各处的厚度相等。
3.根据权利要求1所述的用于拉出单晶硅棒的坩埚结构，其特征在于，所述坩埚本体的外壁面和所述埚邦的内壁面均与所述坩埚结构的中心轴线平行，或者，所述坩埚本体的内壁面和所述埚邦的外壁面均与所述坩埚结构的中心轴线平行。
4.根据权利要求1所述的用于拉出单晶硅棒的坩埚结构，其特征在于，所述坩埚本体的内壁面和外壁面均相对于所述坩埚结构的中心轴线倾斜，且所述埚邦的内壁面和外壁面均相对于所述坩埚结构的中心轴线倾斜。
5.根据权利要求1所述的用于拉出单晶硅棒的坩埚结构，其特征在于，以所述坩埚结构的侧壁部的顶面为剖面，所述第一侧壁部的厚度与所述第二侧壁部的厚度之比范围为2~3；以所述坩埚结构的侧壁部的底面为剖面，所述第一侧壁部的厚度与所述第二侧壁部的厚度之比范围为0.1~0.3。
6.根据权利要求1所述的用于拉出单晶硅棒的坩埚结构，其特征在于，沿所述坩埚结构的顶部至所述坩埚结构的底部的方向，所述第一侧壁部的厚度范围为5~25mm；所述第二侧壁部的厚度范围为10~35mm。
7.根据权利要求1所述的用于拉出单晶硅棒的坩埚结构，其特征在于，所述第二底部的厚度大于所述第一底部的厚度。
8.根据权利要求1所述的用于拉出单晶硅棒的坩埚结构，其特征在于，所述第一底部具有第一拐角部，所述第二底部具有第二拐角部，所述第二拐角部与所述第二拐角部的位置正对，所述第一拐角部的厚度小于所述第二拐角部的厚度。
9.根据权利要求8所述的用于拉出单晶硅棒的坩埚结构，其特征在于，所述第一拐角部的厚度范围为20~30mm；所述第二拐角部的厚度范围为20~30mm。
10.根据权利要求1所述的用于拉出单晶硅棒的坩埚结构，其特征在于，所述坩埚本体与所述埚邦采用一体式成型的方式结合，或者所述坩埚本体与所述埚邦采用嵌入式的方式结合。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211349730.3A CN115558991B (zh) | 2022-10-31 | 2022-10-31 | 坩埚结构 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211349730.3A CN115558991B (zh) | 2022-10-31 | 2022-10-31 | 坩埚结构 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115558991A CN115558991A (zh) | 2023-01-03 |
| CN115558991B true CN115558991B (zh) | 2023-10-31 |
Family
ID=84768295
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211349730.3A Active CN115558991B (zh) | 2022-10-31 | 2022-10-31 | 坩埚结构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115558991B (zh) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04349192A (ja) * | 1991-05-27 | 1992-12-03 | Nippon Koujiyundo Sekiei Kk | シリコン単結晶引上げ用石英ルツボ |
| JP2005298256A (ja) * | 2004-04-09 | 2005-10-27 | Hitachi Cable Ltd | ルツボ及び化合物半導体単結晶の製造装置並びに化合物半導体単結晶の製造方法 |
| CN202730294U (zh) * | 2012-08-28 | 2013-02-13 | 天威新能源控股有限公司 | 一种提高单晶收益率的铸锭坩埚 |
| CN203530499U (zh) * | 2013-10-30 | 2014-04-09 | 河北工业大学 | 一种适于泡生法蓝宝石单晶生长炉内使用的坩埚 |
| CN205241850U (zh) * | 2015-12-24 | 2016-05-18 | 石河子市鑫磊光电科技有限公司 | 一种晶体生长用坩埚 |
| WO2020077847A1 (zh) * | 2018-10-16 | 2020-04-23 | 山东天岳先进材料科技有限公司 | 大尺寸高纯碳化硅单晶、衬底及其制备方法和制备用装置 |
| CN210596315U (zh) * | 2019-07-30 | 2020-05-22 | 刘冬雯 | 一种直拉单晶炉 |
| CN214572359U (zh) * | 2021-04-16 | 2021-11-02 | 上海天岳半导体材料有限公司 | 一种晶体生长装置 |
| CN217499496U (zh) * | 2021-05-17 | 2022-09-27 | 中南大学 | 一种多晶硅铸锭炉石英坩埚 |
-
2022
- 2022-10-31 CN CN202211349730.3A patent/CN115558991B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04349192A (ja) * | 1991-05-27 | 1992-12-03 | Nippon Koujiyundo Sekiei Kk | シリコン単結晶引上げ用石英ルツボ |
| JP2005298256A (ja) * | 2004-04-09 | 2005-10-27 | Hitachi Cable Ltd | ルツボ及び化合物半導体単結晶の製造装置並びに化合物半導体単結晶の製造方法 |
| CN202730294U (zh) * | 2012-08-28 | 2013-02-13 | 天威新能源控股有限公司 | 一种提高单晶收益率的铸锭坩埚 |
| CN203530499U (zh) * | 2013-10-30 | 2014-04-09 | 河北工业大学 | 一种适于泡生法蓝宝石单晶生长炉内使用的坩埚 |
| CN205241850U (zh) * | 2015-12-24 | 2016-05-18 | 石河子市鑫磊光电科技有限公司 | 一种晶体生长用坩埚 |
| WO2020077847A1 (zh) * | 2018-10-16 | 2020-04-23 | 山东天岳先进材料科技有限公司 | 大尺寸高纯碳化硅单晶、衬底及其制备方法和制备用装置 |
| CN210596315U (zh) * | 2019-07-30 | 2020-05-22 | 刘冬雯 | 一种直拉单晶炉 |
| CN214572359U (zh) * | 2021-04-16 | 2021-11-02 | 上海天岳半导体材料有限公司 | 一种晶体生长装置 |
| CN217499496U (zh) * | 2021-05-17 | 2022-09-27 | 中南大学 | 一种多晶硅铸锭炉石英坩埚 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115558991A (zh) | 2023-01-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9074298B2 (en) | Processes for production of silicon ingot, silicon wafer and epitaxial wafer, and silicon ingot | |
| US7291225B2 (en) | Heat shield and crystal growth equipment | |
| JP4174847B2 (ja) | 単結晶の製造方法 | |
| US8475591B2 (en) | Method of controlling a thickness of a sheet formed from a melt | |
| US9266763B2 (en) | Composite crucible and method of manufacturing the same | |
| CN107217296B (zh) | 一种硅片水平生长设备和方法 | |
| CN204825129U (zh) | 一种高效多晶硅铸锭炉的热场结构 | |
| TW201842241A (zh) | ｎ型矽單結晶的製造方法、ｎ型矽單結晶的鑄錠、矽晶圓及磊晶矽晶圓 | |
| TWI813412B (zh) | 石英坩堝及拉晶爐 | |
| CN113463188B (zh) | 用于升华法生长氮化铝晶体的复合型坩埚装置 | |
| CN202730295U (zh) | 一种铸锭单晶硅的坩埚护板 | |
| CN115558991B (zh) | 坩埚结构 | |
| WO2007020092A1 (en) | A method of producing silicon carbide epitaxial layer | |
| TWI595124B (zh) | 多晶矽鑄錠的製造方法 | |
| US6071337A (en) | Apparatus and method for producing crystals by the czochralski method and crystals produced by this method | |
| US20200255970A1 (en) | Draft tube of crystal growing furnace and the crystal growing furnace | |
| CN1276998C (zh) | 稳定树枝状网膜晶体生长的方法和系统 | |
| CN110863241A (zh) | 一种提高硅单晶少子寿命的石英坩埚制造工艺 | |
| JP2006232570A (ja) | ＧａＡｓ単結晶の製造方法 | |
| CN116121870A (zh) | 溶液法生长SiC单晶的方法 | |
| CN218596572U (zh) | 单晶炉热场和单晶炉 | |
| CN220079252U (zh) | 一种用于制备碳化硅晶体的热场装置 | |
| CN206052208U (zh) | 一种可调节碳化硅生长温度梯度的籽晶轴 | |
| JPH0524965A (ja) | 半導体結晶の製造方法およびその装置 | |
| CN117702257A (zh) | 一种稳定碳化硅长晶过程的生长结构 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |