CN202688508U - 用于单晶炉的石墨坩埚 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种能够提高单晶硅纯度的用于单晶炉的石墨坩埚。该石墨坩埚，包括锅壁与锅底，所述锅壁上设置有多个沿壁厚方向贯穿锅壁的排渣孔。通过设置排渣孔，使得从石英坩埚毛面脱落的二氧化硅颗粒在高速惰性气体的裹带下，会直接从排渣孔中排出，然后从单晶炉炉体底部设置的抽气孔排出，能够有效防止脱落的二氧化硅颗粒沿着石英坩埚与石墨坩埚之间的缝隙向上冲出后掉落至石英坩埚内，进而避免最后生产出来的单晶硅存在二氧化硅的杂质颗粒，能够大大提高单晶硅的纯度，使其达到生产要求。将锅壁设置成整体式结构，可以减少二氧化硅颗粒对石墨坩埚的冲刷，能够大大延长石墨坩埚的使用寿命。适合在单晶生产设备领域推广应用。

Description

用于单晶炉的石墨坩埚

技术领域

本实用新型涉及单晶生产设备领域，尤其是一种用于单晶炉的石墨坩埚。

背景技术

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。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越来越大。

单晶硅为一种半导体材料，一般用于制造集成电路和其他电子元件，单晶硅生长技术有两种：一种是区熔法，另一种是直拉法，其中直拉法使目前普遍采用的方法。

直拉法生长单晶硅的方法如下：将高纯度的多晶硅原料放入单晶炉的石英坩埚内，然后在低真空有流动惰性气体的保护下加热熔化，把一支有着特定生长方向的单晶硅（也叫做籽晶）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，此时，单晶硅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，其形状为两段呈锥形的圆柱体，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。

单晶硅拉制一般在单晶炉中进行，目前，所使用的单晶炉包括炉体，炉体内设置有石墨坩埚，现有的石墨坩埚为三瓣锅，石墨坩埚内设置有石英坩锅，石墨坩埚外侧设置有加热器，所述炉体底部设置抽气孔，为了提高石英坩埚的吸热效率，通常将石英坩埚的外表面设计成毛面，石英坩埚的内表面设计为光滑面，但是石英坩埚的毛面在高速惰性气体的冲刷下，会脱落一些二氧化硅颗粒，这些二氧化硅颗粒掉落在石英坩埚与石墨坩埚之间的缝隙中，并在高速惰性气体的裹带下一部分沿着石英坩埚与石墨坩埚之间的缝隙向上冲出，一部分从三瓣锅锅瓣之间的缝隙中冲出，由于抽气孔设置在炉体的底部，沿着石英坩埚与石墨坩埚之间的缝隙向上冲出的二氧化硅颗粒在向抽气孔运动的过程中容易掉落至石英坩埚内，这样就会导致最后生产出来的单晶硅存在二氧化硅的杂质颗粒，使得单晶硅的纯度大大降低，无法达到生产要求，另外，一部分的二氧化硅颗粒在高速惰性气体的裹带下从三瓣锅锅瓣的缝隙中冲出时，会对三瓣锅锅瓣的缝隙边缘造成冲刷，多次冲刷后会将锅瓣的缝隙冲刷的越来越大，一般现有的三瓣锅在使用30次左右，三瓣锅锅瓣之间的缝隙就会太大致使三瓣锅无法使用而报废，使得石墨坩埚的使用寿命较短。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够提高单晶硅纯度的用于单晶炉的石墨坩埚。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该用于单晶炉的石墨坩埚，包括锅壁与锅底，所述锅壁上设置有多个沿壁厚方向贯穿锅壁的排渣孔。

进一步的是，所述排渣孔的孔径为3mm～15mm。

进一步的是，所述排渣孔的孔径为6mm。

进一步的是，所述排渣孔的数量为20～100个。

进一步的是，所述排渣孔的数量为40个。

进一步的是，所述锅壁的下端为内凹的圆弧，所述排渣孔设置在锅壁下端的圆弧处。

进一步的是，所述多个排渣孔沿锅壁的周向方向均布的设置在锅壁上。

进一步的是，所述锅壁为整体式结构。

进一步的是，所述锅壁与锅底通过可拆卸结构连接。

进一步的是，在锅底上设置与锅壁下端相适配的卡槽形成所述的可拆卸结构。

本实用新型的有益效果是：通过在锅壁上设置有多个沿壁厚方向贯穿锅壁的排渣孔，从石英坩埚毛面脱落的二氧化硅颗粒在高速惰性气体的裹带下，会直接从排渣孔中排出，然后从单晶炉炉体底部设置的抽气孔排出，能够有效防止脱落的二氧化硅颗粒沿着石英坩埚与石墨坩埚之间的缝隙向上冲出后掉落至石英坩埚内，进而避免最后生产出来的单晶硅存在二氧化硅的杂质颗粒，能够大大提高单晶硅的纯度，使其达到生产要求。将锅壁设置成整体式结构，可以减少二氧化硅颗粒对石墨坩埚的冲刷，能够大大延长石墨坩埚的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型用于单晶炉的石墨坩埚的结构示意图；

图中标记为：锅壁1、锅底2、排渣孔3、卡槽4。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

如图1所示，该用于单晶炉的石墨坩埚，包括锅壁1与锅底2，所述锅壁1上设置有多个沿壁厚方向贯穿锅壁1的排渣孔3。通过在锅壁1上设置有多个沿壁厚方向贯穿锅壁1的排渣孔3，从石英坩埚毛面脱落的二氧化硅颗粒在高速惰性气体的裹带下，会直接从排渣孔3中排出，然后从单晶炉炉体底部设置的抽气孔排出，能够有效防止脱落的二氧化硅颗粒沿着石英坩埚与石墨坩埚之间的缝隙向上冲出后掉落至石英坩埚内，进而避免最后生产出来的单晶硅存在二氧化硅的杂质颗粒，能够大大提高单晶硅的纯度，使其达到生产要求。

在上述实施方式中，所述排渣孔3的孔径可以根据石墨坩埚的大小而定，通常情况下，所述排渣孔3的孔径为3mm～15mm，上述尺寸的排渣孔3既能够保证顺畅的将二氧化硅颗粒排出，同时也避免了由于排渣孔3过大对软化状态的石英坩埚造成其它影响。二氧化硅颗粒在高速惰性气体的裹带下从排渣孔3冲出时，会对排渣孔3造成冲刷，从而使得排渣孔3越来越大，进而造成石墨坩埚无法使用，因为上述冲刷是不可避免的，因此，只能通过控制排渣孔3的大小来延长石墨坩埚的使用寿命，作为优选的，所述排渣孔3的孔径为6mm，不但大大延长了石墨坩埚的使用寿命，同时该孔径的排渣孔3排渣较为顺畅，不会出现排渣孔3被堵塞的现象。

进一步的是，所述排渣孔3的数量也可以根据实际情况而定，但需满足两个条件，一是要保证石墨坩埚的强度，其次，要保证脱落的二氧化硅颗粒能够尽可能的全部从排渣孔3的排出，一般情况下，所述排渣孔3的数量为20～100个，都可满足上述要求，更进一步的，为了保证石墨坩埚具有足够的强度并且保证所有脱落的二氧化硅颗粒都从排渣孔3中排出，所述排渣孔3的数量为优选为40个。

所述锅壁1的下端为内凹的圆弧，所述排渣孔3可以设置在锅壁1的任何位置，为了便于排出二氧化硅颗粒，所述排渣孔3设置在锅壁1下端的圆弧处，不但能够快速方便的将脱落的二氧化硅颗粒排出，同时也能够彻底将石英坩埚与石墨坩埚缝隙中的二氧化硅颗粒以及其它杂质排出，彻底避免二氧化硅颗粒落入石英坩埚内，保证单晶硅的纯度。进一步的是，为了使二氧化硅的排出效果更好，所述多个排渣孔3沿锅壁1的周向方向均布的设置在锅壁1上。

为了减少二氧化硅颗粒对石墨坩埚的冲刷，延长石墨坩埚的使用寿命，所述锅壁1为整体式结构，这种结构的石墨坩埚比起原有的三瓣锅，二氧化硅颗粒对只对排渣孔3冲刷，大大延长了石墨坩埚的使用寿命，这种石墨坩埚比起原有的三瓣锅使用寿命能够延长5倍左右，大大降低了单晶硅的生产成本。

另外，为了便于取出石墨坩埚内的石英坩埚，所述锅壁1与锅底2通过可拆卸结构连接，在需要取出石英坩埚时，只需将锅壁1与锅底2分离，然后将锅壁1向上抬起即可很方便的将石英坩埚取出。所述可拆卸结构可以有多种实施方式，譬如，可以采用插销、螺纹连接等方式，作为优选的是：在锅底2上设置与锅壁1下端相适配的卡槽4形成所述的可拆卸结构，这种可拆卸结构，拆卸方便，而且结构简单，加工制作非常方便。

Claims (10)

1.用于单晶炉的石墨坩埚，包括锅壁（1）与锅底（2），其特征在于：所述锅壁（1）上设置有多个沿壁厚方向贯穿锅壁（1）的排渣孔（3）。

2.如权利要求1所述的用于单晶炉的石墨坩埚，其特征在于：所述排渣孔（3）的孔径为3mm～15mm。

3.如权利要求2所述的用于单晶炉的石墨坩埚，其特征在于：所述排渣孔（3）的孔径为6mm。

4.如权利要求1所述的用于单晶炉的石墨坩埚，其特征在于：所述排渣孔（3）的数量为20～100个。

5.如权利要求4所述的用于单晶炉的石墨坩埚，其特征在于：所述排渣孔（3）的数量为40个。

6.如权利要求1所述的用于单晶炉的石墨坩埚，其特征在于：所述锅壁（1）的下端为内凹的圆弧，所述排渣孔（3）设置在锅壁（1）下端的圆弧处。

7.如权利要求6所述的用于单晶炉的石墨坩埚，其特征在于：所述多个排渣孔（3）沿锅壁（1）的周向方向均布的设置在锅壁（1）上。

8.根据权利要求1至7中任意一项权利要求所述的用于单晶炉的石墨坩埚，其特征在于：所述锅壁（1）为整体式结构。

9.如权利要求8所述的用于单晶炉的石墨坩埚，其特征在于：所述锅壁（1）与锅底（2）通过可拆卸结构连接。

10.如权利要求9所述的用于单晶炉的石墨坩埚，其特征在于：在锅底（2）上设置与锅壁（1）下端相适配的卡槽（4）形成所述的可拆卸结构。

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