CN216473574U - 一种石墨坩埚、坩埚组件及拉晶炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种石墨坩埚、坩埚组件及拉晶炉，所述石墨坩埚由至少两个瓣体接合而成，所述至少两个瓣体中彼此接合的两个瓣体中的第一瓣体的接合边缘形成为第一台阶部，所述第一台阶部在所述石墨坩埚的壁厚方向上具有不同的厚度，所述彼此接合的两个瓣体中的第二瓣体的接合边缘形成为与所述第一台阶部匹配的第二台阶部。

Description

一种石墨坩埚、坩埚组件及拉晶炉

技术领域

本实用新型涉及半导体硅片生产领域，尤其涉及一种石墨坩埚、坩埚组件及拉晶炉。

背景技术

在硅片生产过程中，通常首先需要利用拉晶炉拉制出单晶硅棒，然后将单晶硅棒切割成片状以获得硅片。

拉晶炉通常包括坩埚组件，坩埚组件包括石墨坩埚和套入在石墨坩埚中的石英坩埚，多晶硅原材料容置在石英坩埚中并且在被加热的情况下熔融为硅熔体，此时石墨坩埚可以起到防止石英坩埚因受热软化而发生变形的作用，使籽晶与硅熔体接触并将籽晶向上拉动后便可以在硅熔体液面处生长单晶硅棒。

在拉晶的收尾阶段，残留在石英坩埚中的硅熔体会因凝固而发生膨胀，对此，为了防止石墨坩埚因上述膨胀发生破裂，通常将石墨坩埚制造成多瓣式，以容许石墨坩埚产生更大的变形。但是，多瓣式石墨坩埚的瓣体之间存在有间隙，为了防止软化的石英坩埚在这样的间隙处产生塌陷或者说向外漏出，通常需要在石墨坩埚的内壁处设置石墨纸以遮盖该间隙从而防止石英坩埚发生塌陷。在实际的生产操作中，由于吊料作业的不稳定性，经常发生石墨纸偏移，起不到防止石英坩埚软化塌陷的作用。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型实施例期望提供一种石墨坩埚、坩埚组件及拉晶炉，在不设置石墨纸的情况下便能够有效地防止石英坩埚在石墨坩埚的间隙处产生塌陷。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

第一方面，本实用新型实施例提供了一种石墨坩埚，所述石墨坩埚由至少两个瓣体接合而成，所述至少两个瓣体中彼此接合的两个瓣体中的第一瓣体的接合边缘形成为第一台阶部，所述第一台阶部在所述石墨坩埚的壁厚方向上具有不同的厚度，所述彼此接合的两个瓣体中的第二瓣体的接合边缘形成为与所述第一台阶部匹配的第二台阶部。

由于石墨坩埚借助彼此匹配的第一台阶部和第二台阶部实现对接，因此能够增大石英坩埚因软化而导致的塌陷的路径，能够有效避免石英坩埚软化塌陷的风险。

优选地，所述第一台阶部可以由厚度为所述石墨坩埚的壁厚的第一厚度部分和厚度小于所述石墨坩埚的壁厚的第二厚度部分组成。

优选地，所述第二厚度部分的厚度可以为所述石墨坩埚的壁厚的一半。

优选地，所述第二厚度部分可以朝向所述第二瓣体延伸至少5cm。

优选地，所述至少两个瓣体的数量可以为三个。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种坩埚组件，所述坩埚组件包括：

根据第一方面所述的石墨坩埚；

石英坩埚，所述石英坩埚嵌套在所述石墨坩埚中。

优选地，所述至少两个瓣体的内表面可以设置有多个凸肋，使得当所述石英坩埚因受热导致的软化而发生朝向所述石墨坩埚的变形时，所述石英坩埚与所述石墨坩埚之间保留有通往外界环境的间隙。

优选地，每个凸肋的横截面可以呈半圆形。

第三方面，本实用新型实施例提供了一种拉晶炉，所述拉晶炉用于拉制单晶硅棒，所述拉晶炉包括根据第二方面所述的坩埚组件。

优选地，所述拉晶炉还可以包括：

炉体，所述坩埚组件容置在所述炉体的内部；

容置在所述炉体的内部的加热器，所述加热器用于对所述坩埚组件进行加热；

容置在所述炉体的内部的导流筒，所述导流筒用于将保护性气体引导至容纳在所述坩埚组件中的硅熔体。

附图说明

图1为根据本实用新型的实施例的石墨坩埚的剖视示意图；

图2为根据本实用新型的实施例的石墨坩埚的俯视示意图；

图3为图1中的虚线方框区域的放大视图；

图4为根据本实用新型的实施例的坩埚组件的剖视示意图；

图5为根据本实用新型的实施例的坩埚组件的俯视示意图；

图6为图5中的虚线方框区域的放大视图，其中示出了石英坩埚因被加热而发生变形；

图7为根据本实用新型的实施例的拉晶炉的结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1和图2，本实用新型实施例提供了一种石墨坩埚100，所述石墨坩埚100可以由至少两个瓣体110接合而成，如在图1和图2中示出的，石墨坩埚100可以由两个瓣体110接合而成，但本实用新型不限于此，石墨坩埚100也可以由附图中未示出的三个或更多个瓣体110接合而成，所述至少两个瓣体110中彼此接合的两个瓣体中的第一瓣体110A的接合边缘形成为第一台阶部110F，所述第一台阶部110F在所述石墨坩埚100的壁厚方向上具有不同的厚度，所述彼此接合的两个瓣体中的第二瓣体110B的接合边缘形成为与所述第一台阶部110F匹配的第二台阶部110S。

如上所述，由于石墨坩埚100借助彼此匹配的第一台阶部110F和第二台阶部110S实现对接，因此能够增大石英坩埚因软化而导致的塌陷的路径，能够有效避免石英坩埚软化塌陷的风险。

对于上述的第一台阶部110F和第二台阶部110S的具体实现方式而言，这两个台阶部可以具有“多级”台阶，但是为了便于台阶部的生产或制造，在本实用新型的优选实施例中，参见图3，这两个台阶部可以具有“两级”台阶，也就是说，所述第一台阶部110F可以由厚度为所述石墨坩埚100的壁厚的第一厚度部分P1和厚度小于所述石墨坩埚100的壁厚的第二厚度部分P2组成，由此相应地，与第一台阶部110F匹配的第二台阶部110S也可以由厚度为所述石墨坩埚100的壁厚的第一厚度部分P3和厚度小于所述石墨坩埚100的壁厚的第二厚度部分组成P4。

在上述情况下，仍然参见图3，所述第二厚度部分P2的厚度可以为所述石墨坩埚100的壁厚的一半。这样，在接合边缘形成为台阶部的情况下，能够最大可能地保证第一台阶部110F和第二台阶部110S各自的强度，或者说使得第一台阶部110F的第二厚度部分P2以及第二台阶部110S的第二厚度部分组成P4不容易发生断裂。

同样在上述情况下，仍然参见图3，所述第一台阶部110F的所述第二厚度部分P2可以朝向所述第二台阶部110S或者说朝向所述第二瓣体110B延伸至少5cm，由此相应地，与第一台阶部110F匹配的第二台阶部110S的第二厚度部分P4也可以朝向所述第一台阶部110F或者说朝向所述第一瓣体110A延伸至少5cm。这样，能够保证石英坩埚因软化而导致的塌陷的路径足够长。

优选地，所述至少两个瓣体110的数量可以为三个。

参见图4，本实用新型实施例还提供了一种坩埚组件10，所述坩埚组件10可以包括：

根据本实用新型上述各实施例的石墨坩埚100；

石英坩埚200，所述石英坩埚200嵌套在所述石墨坩埚100中。

在拉晶过程中的高温下，石墨坩埚100和石英坩埚200会发生反应而生成气体，对于上述的坩埚组件10而言，在石英坩埚200以完全贴合的方式嵌套在石墨坩埚100中的情况下，生成的气体难以在短时间内排出到外界环境中，导致在高温下已发生软化的石英坩埚200形成远离石墨坩埚的“鼓包”，这很大程度上影响了拉晶的正常进行，严重影响了晶棒的品质，极有可能导致坩埚组件内受热不均，对流紊乱，进而导致晶棒断线发生，影响拉晶良率。对此，在本实用新型的优选实施例中，参见图5，所述石墨坩埚100的所述至少两个瓣体110(在图5中未详细示出)的内表面可以设置有多个凸肋R，使得当所述石英坩埚200因受热导致的软化而发生朝向所述石墨坩埚100的变形时，如在图6中示出的，所述石英坩埚200与所述石墨坩埚100之间保留有通往外界环境的间隙G。由于上述的间隙G与外界环境相通，因此在拉晶过程中在石墨坩埚100与石英坩埚200之间生成的气体能够经由间隙G逸出到坩埚组件10的外部或者说逸出到外界环境中，由此避免了软化的石英坩埚200形成“鼓包”。

优选地，仍然参见图5，每个凸肋R的横截面可以呈半圆形。这样，在石英坩埚200发生朝向石墨坩埚100的变形时，参见图6，尽管石英坩埚200会压靠凸肋R，但凸肋R的圆柱面可以避免石英坩埚200受到损伤。

参见图7，本实用新型实施例还提供了一种拉晶炉1，所述拉晶炉1用于拉制单晶硅棒S，所述拉晶炉1可以包括根据本实用新型各实施例的坩埚组件10。

仍然参见图7，所述拉晶炉1还可以包括：

炉体20，所述坩埚组件10容置在所述炉体20的内部；

容置在所述炉体20的内部的加热器30，所述加热器30用于对所述坩埚组件10进行加热；

容置在所述炉体20的内部的导流筒40，所述导流筒40用于将保护性气体引导至容纳在所述坩埚组件10中的硅熔体M。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种石墨坩埚，其特征在于，所述石墨坩埚由至少两个瓣体接合而成，所述至少两个瓣体中彼此接合的两个瓣体中的第一瓣体的接合边缘形成为第一台阶部，所述第一台阶部在所述石墨坩埚的壁厚方向上具有不同的厚度，所述彼此接合的两个瓣体中的第二瓣体的接合边缘形成为与所述第一台阶部匹配的第二台阶部。

2.根据权利要求1所述的石墨坩埚，其特征在于，所述第一台阶部由厚度为所述石墨坩埚的壁厚的第一厚度部分和厚度小于所述石墨坩埚的壁厚的第二厚度部分组成。

3.根据权利要求2所述的石墨坩埚，其特征在于，所述第二厚度部分的厚度为所述石墨坩埚的壁厚的一半。

4.根据权利要求3所述的石墨坩埚，其特征在于，所述第二厚度部分朝向所述第二瓣体延伸至少5cm。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的石墨坩埚，其特征在于，所述至少两个瓣体的数量为三个。

6.一种坩埚组件，其特征在于，所述坩埚组件包括：

根据权利要求1至5中任一项所述的石墨坩埚；

石英坩埚，所述石英坩埚嵌套在所述石墨坩埚中。

7.根据权利要求6所述的坩埚组件，其特征在于，所述至少两个瓣体的内表面设置有多个凸肋，使得当所述石英坩埚因受热导致的软化而发生朝向所述石墨坩埚的变形时，所述石英坩埚与所述石墨坩埚之间保留有通往外界环境的间隙。

8.根据权利要求7所述的坩埚组件，其特征在于，每个凸肋的横截面呈半圆形。

9.一种拉晶炉，所述拉晶炉用于拉制单晶硅棒，其特征在于，所述拉晶炉包括根据权利要求6至8中任一项所述的坩埚组件。

10.根据权利要求9所述的拉晶炉，其特征在于，所述拉晶炉还包括：

炉体，所述坩埚组件容置在所述炉体的内部；

容置在所述炉体的内部的加热器，所述加热器用于对所述坩埚组件进行加热；

容置在所述炉体的内部的导流筒，所述导流筒用于将保护性气体引导至容纳在所述坩埚组件中的硅熔体。

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