CN201670890U - 单晶硅生产用异形石墨坩埚 - Google Patents

单晶硅生产用异形石墨坩埚 Download PDF

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Abstract

本实用新型是一种单晶硅生产用异形石墨坩埚，由三瓣锅体组装而成，每一瓣锅体均由互为一体的锅壁部分(3)和锅底部分(1)组成，相邻两瓣锅体之间带有组装缝隙(2)，三条组装缝隙的下端汇集于中心轴(4)与锅底部分(1)相交的位置，锅壁部分(3)的组装面的延长面偏离中心轴(4)。本实用新型的使用寿命提高到110炉以上。同时，由于热场中的热量冲击得到缓解，使产品的质量稳定性得到了很大提高，解决了单晶硅少子物理特性和电阻不稳的问题。有效降低了单晶硅的生产成本。

Description

单晶硅生产用异形石墨坩埚
(一)、技术领域  本实用新型涉及一种石墨坩埚，具体地说是一种单晶硅生产用的异形石墨坩埚。
(二)、背景技术  单晶硅生产过程是，把多晶硅原料置入石英坩埚内，通过电阻加热，将装在石英坩埚中的多晶硅熔化，熔化温度约为1600度。石英坩埚把熔化的多晶硅液托住。生产过程中通有氩气保护气体，使单晶硅在无氧的氛围中形成。并且生产时，石墨坩埚和石英坩埚作单向不停地慢速转动。
石墨坩埚的作用是保护石英坩埚并加热石英坩埚，使置入石英坩埚中的多晶硅原料熔化，并始终保持生产所需的工作温度。由于单晶硅形成是在高温热场中进行，每生产一炉单晶硅需更换一次石英坩埚。石墨坩埚可以重复使用，石墨坩埚使用寿命直接影响到产品质量和产品成本。
石墨坩埚由三瓣埚体组成，三瓣的作用是：石英坩埚在高温下热胀冷缩，这样托付石英坩埚的石墨坩埚组装时三瓣必须留有一定的间隙，大约为0.3mm，以跟随石英坩埚的热胀冷缩，使石英坩埚在热膨胀时能正常工作。另外，石英坩埚的受热主要来至于石墨坩埚的传导热，石英坩埚的受热越均匀做出来的产品质量越好。否则会影响产品质量。
影响石墨坩埚使用寿命的主要原因是因为石墨坩埚在高温氩气不断地冲击和腐蚀下，石墨坩埚的缝隙变大造成的，缝隙变大后就影响到石英坩埚的受热均匀性，从而影响到单晶硅的少子物理特性和电阻的均匀性，进而影响产品质量。
传统的石墨坩埚由均等的三瓣埚体组成，加工锅体缝隙时刀具的运动轨迹是直线。以石墨坩埚使用状态的位置为基准，成型后锅体的每一组装面处于与水平方向垂直的平面中。因此，传统的石墨坩埚的组装缝隙的长度和面积都是理论上最小的。由于在高温状态下，缝隙的传导热要快于石墨本体，使缝隙处的石墨坩埚受热较快，形成了热量集中，石英坩埚三处接触石墨坩埚缝隙的地方受到热量冲击。因为保护气体氩气是在不停地进行流动，形成的氩气热流在石墨坩埚的缝隙中不停地流动，不断地冲击和腐蚀石墨坩埚，由于高温氩气的不停流动以及石墨坩埚的自身转动，石墨坩埚缝隙不断增大，当石墨坩埚缝隙增大到3-4mm时，石墨坩埚就需要更换。一般地，一个石墨坩埚的使用寿命大约在生产30-40炉左右。
(三)、实用新型内容  本实用新型旨在提供一种单晶硅生产用异形石墨坩埚，以克服现有单晶硅生产用的石墨坩埚的缺陷，所要解决的技术问题是：第一、使石墨坩埚的受热相对均匀，避免石墨坩埚因受热不均局部受热冲击，并降低高温氩气流动冲击石墨坩埚缝隙的强度，以提高产品质量和产品物理特性的稳定性。第二、提高石墨坩埚的使用寿命。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下：
一种单晶硅生产用异形石墨坩埚，由三瓣锅体组装而成，每一瓣锅体均由互为一体的锅壁部分和锅底部分组成，相邻两瓣锅体之间带有组装缝隙，三条组装缝隙的下端汇集于中心轴与锅底部分相交的位置，其特征在于：锅壁部分的组装面的延长面偏离中心轴。
锅底部分的组装面为平面或者折弯面或者曲面。
锅底部分的组装面和锅壁部分的组装面均为曲面，所述的两曲面重叠于同一球面。
本实用新型的积极效果在于：经过研究发现，石墨坩埚的缝隙结合面长度与石墨坩埚的使用寿命成正比。本实用新型加工锅体缝隙的刀具的运动轨迹为曲线或者折现，石墨坩埚的组装面成成曲面或者曲面带斜面，加大了结合面的有效长度和面积，有效降低了氩气热流冲击强度，使热量能够在加长的缝隙中得到更有效地分布，减轻了石墨坩埚缝隙的热量集中量，从而就降低了石墨坩埚缝隙处的腐蚀速度，有效提高了石墨坩埚的使用寿命。
本实用新型的使用寿命由原来只能生产30-40炉提高到能生产110炉以上，大大地提高了石墨坩埚使用寿命，由于热场中的热量冲击得到缓解，使产品的质量稳定性得到了很大提高，解决了单晶硅少子物理特性和电阻不稳的问题。有效降低单晶硅的生产成本。
(四)、附图说明  图1是本实用新型的结构示意图。
图2是图1的俯视示意图。
图3是本实用新型第一个实施例的结构示意图。
图4是本实用新型第二个实施例的结构示意图。
图5是本实用新型第三个实施例的结构示意图。
(五)、具体实施方式  下面结合附图和具体实例进一步描述本实用新型。
如图1、2所示，本实用新型由三瓣锅体组装而成，每一瓣锅体均由互为一体的锅壁部分3和锅底部分1组成，相邻两瓣锅体之间带有组装缝隙2，三条组装缝隙的下端汇集于中心轴4与锅底部分1相交的位置。
锅壁部分3的组装面以及锅底部分1的组装面为平面、曲面或者折弯面，或者为呈斜面的曲面或者折弯面。
实施例一
如图3所示，锅底部分1的组装面和锅壁部分3的组装面均为曲面，所述的两曲面重叠于同一球面。
实施例二
如图4所示，锅底部分1的组装面为折弯面。锅壁部分3的组装面为一平面，该平面偏离中心轴4，比如偏离45°。
实施例三
如图5所示，锅底部分1的组装面为一平面，该平面过中心轴4。锅壁部分3的组装面为一平面，该平面偏离中心轴4，比如偏离30°。

Claims (3)

1.一种单晶硅生产用异形石墨坩埚，由三瓣锅体组装而成，每一瓣锅体均由互为一体的锅壁部分(3)和锅底部分(1)组成，相邻两瓣锅体之间带有组装缝隙(2)，三条组装缝隙的下端汇集于中心轴(4)与锅底部分(1)相交的位置，其特征在于：锅壁部分(3)的组装面的延长面偏离中心轴(4)。
2.如权利要求1所述的单晶硅生产用异形石墨坩埚，其特征在于：锅底部分(1)的组装面为平面或者折弯面或者曲面。
3.如权利要求1或2所述的单晶硅生产用异形石墨坩埚，其特征在于：锅底部分(1)的组装面和锅壁部分(3)的组装面均为曲面，所述的两曲面重叠于同一球面。
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