CN219010520U - 掺杂气体可控的坩埚 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种掺杂气体可控的坩埚，涉及长晶设备技术领域。掺杂气体可控的坩埚包括坩埚主体和气体导入装置，坩埚主体开设有进气孔；气体导入装置包括接头、气管、气体流量计和阀门，接头连接在进气孔上，气管的一端连接在接头上，气管的另一端连接到气源，气体流量计和阀门安装在气管上。掺杂气体可控的坩埚利用气体导入装置导入掺杂气体，能够精准控制进入坩埚主体内掺杂气体的流量，无需再采用具有孔隙的石墨材料制成坩埚主体，也不存在坩埚主体上的孔隙被堵而报废的问题，延长了坩埚主体的使用寿命，减少停工次数，提高生产效率。

Description

掺杂气体可控的坩埚

技术领域

本实用新型涉及长晶设备技术领域，具体而言，涉及一种掺杂气体可控的坩埚。

背景技术

在传统的长晶工艺中，石墨坩埚的侧壁上具有孔隙，利用石墨材料本身具有的孔隙实现坩埚外部的掺杂气体向内部扩散的功能，但是，石墨材料的孔隙尺寸不均匀，进入坩埚的气体的浓度无法精准控制，而且，石墨坩埚经过一段时间后，石墨孔隙也容易发生堵塞现象，导致掺杂气体扩散效果降低，以至于石墨坩埚的使用寿命较短、经常更换，不仅提高了生成成本，还降低了生产效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种掺杂气体可控的坩埚，其能够精准控制进入坩埚主体内掺杂气体的流量，还能延长坩埚的使用寿命，提高生产效率。

本实用新型的实施例是这样实现的：

本实用新型提供一种掺杂气体可控的坩埚，掺杂气体可控的坩埚包括：

坩埚主体，开设有进气孔；

气体导入装置，包括接头、气管、气体流量计和阀门，接头连接在进气孔上，气管的一端连接在接头上，气管的另一端连接到气源，气体流量计和阀门安装在气管上。

本实用新型提供的掺杂气体可控的坩埚的有益效果包括：

1.掺杂气体可控的坩埚利用气体导入装置导入掺杂气体，能够精准控制进入坩埚主体内掺杂气体的流量，无需再采用具有孔隙的石墨材料制成坩埚主体，也不存在坩埚主体上的孔隙被堵而报废的问题，延长了坩埚主体的使用寿命，减少停工次数，提高生产效率；

2.掺杂气体可控的坩埚的结构形式简单，生产成本较低。

在可选的实施方式中，坩埚主体的内外表面上涂覆有碳化钽涂层。

这样，在不需要利用坩埚主体的侧壁渗入掺杂气体的前提下，在坩埚主体上涂覆碳化钽涂层，能够提高坩埚主体的使用寿命，减少对碳化硅粉末的污染。

在可选的实施方式中，坩埚主体包括：

坩埚桶体，用于盛装碳化硅粉末，进气孔开设在坩埚桶体上；

坩埚盖体，盖合在坩埚桶体上，坩埚盖体的内表面包括长晶区。

在可选的实施方式中，坩埚桶体的底壁上连接有向上延伸的进气道，进气孔贯穿坩埚桶体的底壁和进气道。

进气道不仅可以引导掺杂气体进入到坩埚主体内的指定位置，有利于掺杂气体参与到长晶的过程中，还能够起到热传导的作用，有利于坩埚主体和进气道对碳化硅粉末均匀加热。

在可选的实施方式中，进气道相对于坩埚桶体的底壁的高度大于或等于坩埚桶体内碳化硅粉末的高度。

这样，进气孔在坩埚桶体内的出口高于碳化硅粉末的顶面，也就是说，掺杂气体会直接进入坩埚主体内的升华区，避免掺杂气体直吹在碳化硅粉末中。

在可选的实施方式中，进气孔远离接头的一端填充有石墨保温棉。

这样，石墨保温棉不仅可以防止坩埚主体内的热量通过进气孔外泄，还能够防止坩埚主体内的碳化硅粉末通过进气孔外泄。

在可选的实施方式中，阀门包括气动阀和手动阀，手动阀安装在气体流量计的进气一侧，气动阀安装在气体流量计的出气一侧。

这样，可以通过气动阀和手动阀控制掺杂气体的流量，常规情况下，控制手动阀全开，通过控制气动阀的开度调整掺杂气体进入坩埚主体中的流量或浓度，当发生突发情况，例如气动阀失灵，可以立即采用手动阀切断气管，防止坩埚主体内压力进一步增大。

在可选的实施方式中，掺杂气体可控的坩埚包括多套气体导入装置，多套气体导入装置分别用于向坩埚主体内导入不同的掺杂气体。

这样，在需要多种掺杂气体的情况下，采用不同的气体导入装置控制不同掺杂气体进入坩埚主体的流量，实现对所有掺杂气体的流量精准控制。

在可选的实施方式中，接头上连接有多个气管，多个气管分别用于向坩埚主体内导入不同的掺杂气体，每个气管上均安装有阀门和气体流量计。

这样，也可以实现对多种掺杂气体的流量精准控制。

在可选的实施方式中，坩埚主体的侧壁上间隔均匀地开设有多个进气孔，多个进气孔用于均匀地向坩埚主体内输入掺杂气体。

这样，每种掺杂气体可以通过间隔均匀设置的多个进气孔进入坩埚主体内，可以提高每种掺杂气体在坩埚主体内的均匀性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型第一实施例提供的掺杂气体可控的坩埚的结构示意图；

图2为本实用新型第二实施例提供的掺杂气体可控的坩埚的结构示意图。

图标：100-掺杂气体可控的坩埚；1-坩埚主体；11-坩埚桶体；12-坩埚盖体；13-进气道；131-进气孔；2-气体导入装置；21-接头；22-气管；23-气体流量计；24-气动阀；25-手动阀；3-石墨保温棉；200-碳化硅粉末；300-籽晶。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

第一实施例

请参照图1，本实施例提供一种掺杂气体可控的坩埚100，掺杂气体可控的坩埚100包括坩埚主体1和气体导入装置2。

具体的，坩埚主体1包括坩埚桶体11和坩埚盖体12，其中，坩埚桶体11用于盛装碳化硅粉末200，进气孔131开设在坩埚桶体11上，气体导入装置2连接到进气孔131上。坩埚盖体12盖合在坩埚桶体11上，坩埚盖体12的内表面包括长晶区，长晶区内用于生成籽晶300。

其中，气体导入装置2包括接头21、气管22、气体流量计23和阀门，接头21连接在进气孔131上，气管22的一端连接在接头21上，气管22的另一端连接到气源，气体流量计23和阀门安装在气管22上。这样，利用气体导入装置2导入掺杂气体，能够精准控制进入坩埚主体1内掺杂气体的流量，无需再采用具有孔隙的石墨材料制成坩埚主体1，也不存在坩埚主体1上的孔隙被堵而报废的问题，延长了坩埚主体1的使用寿命，减少停工次数，提高生产效率。其中，掺杂气体可以是氮气、氩气等。

其中，阀门包括气动阀24和手动阀25，手动阀25安装在气体流量计23的进气一侧，气动阀24安装在气体流量计23的出气一侧。这样，可以通过气动阀24和手动阀25控制掺杂气体的流量，常规情况下，控制手动阀25全开，通过控制气动阀24的开度调整掺杂气体进入坩埚主体1中的流量或浓度，当发生突发情况，例如气动阀24失灵，可以立即采用手动阀25切断气管22，防止坩埚主体1内压力进一步增大。

当然，在其它实施例中，为降低成本，阀门也可以采用单个流量可调的阀门，也能实现对掺杂气体的流量的精准控制。

坩埚桶体11的底壁上连接有向上延伸的进气道13，进气孔131贯穿坩埚桶体11的底壁和进气道13。进气道13不仅可以引导掺杂气体进入到坩埚主体1内的指定位置，有利于掺杂气体参与到长晶的过程中，还能够起到热传导的作用，有利于坩埚主体1和进气道13对碳化硅粉末200均匀加热。

进气道13相对于坩埚桶体11的底壁的高度大于或等于坩埚桶体11内碳化硅粉末200的高度。这样，进气孔131在坩埚桶体11内的出口高于碳化硅粉末200的顶面，也就是说，掺杂气体会直接进入坩埚主体1内的升华区，避免掺杂气体直吹在碳化硅粉末200中。

进气孔131远离接头21的一端填充有石墨保温棉3。这样，石墨保温棉3不仅可以防止坩埚主体1内的热量通过进气孔131外泄，还能够防止坩埚主体1内的碳化硅粉末200通过进气孔131外泄。

本实施例中，坩埚主体1上只开设有一个进气孔131，也只设置了一个进气道13和一套气体导入装置2，可以利用气体导入装置2连接到不同的气源，实现将不同的掺杂气体通入坩埚主体1内。

在其它实施例中，可以是在坩埚主体1的侧壁上间隔均匀地开设多个进气孔131，多个进气孔131一并连接到气体导入装置2，多个进气孔131用于均匀地向坩埚主体1内输入掺杂气体。这样，每种掺杂气体可以通过间隔均匀设置的多个进气孔131进入坩埚主体1内，可以提高每种掺杂气体在坩埚主体1内的均匀性。

第二实施例

请查阅图2，本实施例提供一种掺杂气体可控的坩埚100，其与第一实施例中的结构相近，不同之处在于，接头21上连接有多个气管22。

为了使坩埚主体1内能同时通入多种掺杂气体，可以在接头21上连接多个气管22，多个气管22分别用于向坩埚主体1内导入不同的掺杂气体，每个气管22上均安装有阀门和气体流量计23。这样，在需要多种掺杂气体的情况下，采用不同的气管22向坩埚主体1内通入不同的掺杂气体，实现对所有掺杂气体的流量精准控制。

从第一实施例和第二实施例可以看出，本实用新型提供的掺杂气体可控的坩埚100可以有很多种变形，例如还可以是掺杂气体可控的坩埚100包括多套气体导入装置2，多套气体导入装置2分别用于向坩埚主体1内导入不同的掺杂气体。这样，在需要多种掺杂气体的情况下，采用不同的气体导入装置2控制不同掺杂气体进入坩埚主体1的流量，实现对所有掺杂气体的流量精准控制。

本实用新型实施例提供的掺杂气体可控的坩埚100的有益效果包括：

1.掺杂气体可控的坩埚100利用气体导入装置2导入掺杂气体，能够精准控制进入坩埚主体1内掺杂气体的流量，无需再采用具有孔隙的石墨材料制成坩埚主体1，也不存在坩埚主体1上的孔隙被堵而报废的问题，延长了坩埚主体1的使用寿命，减少停工次数，提高生产效率；

2.掺杂气体可控的坩埚100的结构形式简单，生产成本较低；

3.坩埚主体1内设置有进气道13不仅可以引导掺杂气体进入到坩埚主体1内的指定位置，有利于掺杂气体参与到长晶的过程中，还能够起到热传导的作用，有利于坩埚主体1和进气道13对碳化硅粉末200均匀加热。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种掺杂气体可控的坩埚，其特征在于，所述掺杂气体可控的坩埚包括：

坩埚主体(1)，开设有进气孔(131)；

气体导入装置(2)，包括接头(21)、气管(22)、气体流量计(23)和阀门，所述接头(21)连接在所述进气孔(131)上，所述气管(22)的一端连接在所述接头(21)上，所述气管(22)的另一端连接到气源，所述气体流量计(23)和所述阀门安装在所述气管(22)上。

2.根据权利要求1所述的掺杂气体可控的坩埚，其特征在于，所述坩埚主体(1)的内外表面上涂覆有碳化钽涂层。

3.根据权利要求1所述的掺杂气体可控的坩埚，其特征在于，所述坩埚主体(1)包括：

坩埚桶体(11)，用于盛装碳化硅粉末(200)，所述进气孔(131)开设在所述坩埚桶体(11)上；

坩埚盖体(12)，盖合在所述坩埚桶体(11)上，所述坩埚盖体(12)的内表面包括长晶区。

4.根据权利要求3所述的掺杂气体可控的坩埚，其特征在于，所述坩埚桶体(11)的底壁上连接有向上延伸的进气道(13)，所述进气孔(131)贯穿所述坩埚桶体(11)的底壁和所述进气道(13)。

5.根据权利要求4所述的掺杂气体可控的坩埚，其特征在于，所述进气道(13)相对于所述坩埚桶体(11)的底壁的高度大于或等于所述坩埚桶体(11)内碳化硅粉末(200)的高度。

6.根据权利要求4所述的掺杂气体可控的坩埚，其特征在于，所述进气孔(131)远离所述接头(21)的一端填充有石墨保温棉(3)。

7.根据权利要求1所述的掺杂气体可控的坩埚，其特征在于，所述阀门包括气动阀(24)和手动阀(25)，所述手动阀(25)安装在所述气体流量计(23)的进气一侧，所述气动阀(24)安装在所述气体流量计(23)的出气一侧。

8.根据权利要求1所述的掺杂气体可控的坩埚，其特征在于，所述掺杂气体可控的坩埚包括多套气体导入装置(2)，多套所述气体导入装置(2)分别用于向所述坩埚主体(1)内导入不同的掺杂气体。

9.根据权利要求1所述的掺杂气体可控的坩埚，其特征在于，所述接头(21)上连接有多个所述气管(22)，多个所述气管(22)分别用于向所述坩埚主体(1)内导入不同的掺杂气体，每个所述气管(22)上均安装有所述阀门和所述气体流量计(23)。

10.根据权利要求1所述的掺杂气体可控的坩埚，其特征在于，所述坩埚主体(1)的侧壁上间隔均匀地开设有多个所述进气孔(131)，多个所述进气孔(131)用于均匀地向所述坩埚主体(1)内输入掺杂气体。

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