CN219586244U - 一种坩埚结构及设有该坩埚结构的单晶炉 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种坩埚结构，在所述本体的外壁面设有辅助层，所述辅助层套置于所述本体设置，所述辅助层上设有主架和次梁，所述主架和/或所述次梁之间围设有若干镂空区域，并覆盖于所述本体外缘周围。本实用新型一种坩埚结构，在本体的外壁设置一个增强层，并对该增强层的位置进行优化，可快速对出现裂痕的本体进行修复，并进行重复使用，延长坩埚的使用时间，降低其使用成本。本实用新型还提一种设有该坩埚结构的单晶炉。
Description
技术领域
本实用新型属于硅单晶生产辅助设备技术领域，尤其是涉及一种坩埚结构及设有该坩埚结构的单晶炉。
背景技术
现有拉晶制程中，由于炭炭坩埚的热胀冷缩，导致与其内侧的石英坩埚贴合后容易被撑破，而其出现裂纹的地方就在坩埚筒体周围。一旦炭炭坩埚出现裂纹，就会导致石英坩埚受固不稳定，致使拉晶梯度温度不均匀，致使拉晶质量不合格。
发明内容
本实用新型提供一种坩埚结构及设有该坩埚结构的单晶炉，解决了现有技术中因炭炭坩埚极易出现裂痕而导致拉晶质量不合格的技术问题。
为解决至少一个上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
一种坩埚结构，包括本体，在所述本体的外壁面设有辅助层，所述辅助层套置于所述本体设置，所述辅助层上设有主架和次梁，所述主架和/或所述次梁之间围设有若干镂空区域，并覆盖于所述本体外缘周围。
进一步的，所述辅助层被构置在所述本体的直线段上。
进一步的，所述辅助层的厚度小于所述本体的厚度，且其厚度不小于所述本体厚度的1/3且不大于所述本体厚度的1/2。
进一步的，所述辅助层的厚度范围是5-10mm。
进一步的，所述辅助层的下端面与所述本体的转角处平齐，且其高度不小于所述本体直线段的1/2。
进一步的，所述辅助层的上端面低于所述本体的上端面，所述辅助层的上端面至所述本体的上端面的距离为2-10mm。
进一步的，所述主架为环形结构，至少被设置在所述辅助层的上端面和下端面，置于上端面的所述主架的顶部为倒锥形结构的弧面。
进一步的，在上端面的所述主架和下端面的所述主架之间，还交叉构置了若干所述次梁，所述次梁两两相互连接；
所述次梁分别与上端面的所述主架和下端面的所述主架连接；置于上端面的所述主架的长度小于置于下端面的所述主架的长度；
所述次梁的厚度与所述主架的厚度相同。
进一步的，所述本体上端面的外壁周缘为锥台形结构，且其母线角度为10-45°。
一种单晶炉，设有如上所述的坩埚结构。
采用本实用新型设计的一种坩埚结构，在本体的外壁设置一个增强层，并对该增强层的位置进行优化，可快速对出现裂痕的本体进行修复，并进行重复使用，延长坩埚的使用时间，降低其使用成本。本实用新型还提一种设有该坩埚结构的单晶炉。
附图说明
图1是本实用新型一实施例的坩埚在主室内的结构示意图；
图2是本实用新型一实施例的坩埚结构的示意图；
图3是本实用新型一实施例的辅助层上段部与本体配合的放大图；
图4是本实用新型一实施例的辅助层中镂空区域的示意图；
图5是本实用新型另一实施例的辅助层中镂空区域的示意图。
图中：
10、主室 20、坩埚 21、本体
22、辅助层 221、主架 222、次梁
223、镂空区域 30、石英坩埚
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
本实施例提出一种坩埚结构，如图1所示，置于主室10内并包裹于石英坩埚30设置，石英坩埚30内设有熔融硅料，在拉制过程中，由于石英坩埚30受热膨胀，导致炭炭坩埚20也受膨胀而出现隐裂。对于石英坩埚30中其在竖直段的受热较高，尤其是涉及到其固液界面附件的位置，温度较高，石英坩埚30的竖直段亦受热辐射而文档较高，变形幅度较大，使得炭炭坩埚20的竖直段也即是其直线段亦出现裂纹，本文申请的坩埚结构，主要是针对易出现裂纹的炭炭坩埚20中位置段的加固，解决其使用寿命短、影响拉晶质量的技术问题。
如图2所示，炭炭坩埚20包括本体21，在本体21的外壁面设有辅助层22，其中，辅助层22套置于本体21的外壁面上并与本体21紧贴设置，且辅助层22被构置在本体21的直线段上。辅助层22上设有主架221和次梁222，主架221和/或次梁222之间围设有若干镂空区域223，并覆盖于本体21外缘周围，不仅可用于加固本体21的强度结构，而且还留出空隙对本体21进行散热，以避免本体21受热温度过高而出现热胀应力，减小其裂纹程度，以延长其使用寿命。
具体地，本体21的厚度为D，其厚度较大于辅助层22的厚度d，由于受坩埚20与主室10之间的间隙宽度的影响，使得辅助层22的厚度d不小于本体21厚度D的1/3且不大于本体21厚度D的1/2。若大于本体21厚度D的1/2，则会导致坩埚20与主室10之间的间隙宽度过大，气流无法从坩埚20与主室10之间的间隙排出，导致杂质回流，增加硅料的杂质含量，直接会导致硅棒的电阻率降低。若小于本体21厚度D的1/3，则会减弱辅助层22对本体21的加固强度，无法到达稳定本体21整体强度的目的。鉴于此，辅助层22的厚度d的范围优选为5-10mm。
为了保证本体21使用的安全性和可靠性，辅助层22设置在本体21的直线段处的所有潜容易出现裂纹的位置区进行加固，优选地，辅助层22的下端面包裹在本体21的外壁周缘并与本体21的转角处平齐设置，且辅助层22的高度h不小于本体21直线段高度H的1/2。辅助层22完全覆盖到本体21的竖直高度的范围内，以提高其对本体21加强稳固的强度，从而可延长坩埚20整体使用的时间。
由于石英坩埚30受热膨胀，在本体21竖直段的变形较大，相较于本体21的上端面其变形较小。同时为了不妨碍杂质气流沿本体21的上端面的外延朝下沿坩埚30与主室10内壁之间的缝隙流通，辅助层22的上端面低于本体21的上端面，且辅助层22的上端面至本体21的上端面的距离为2-10mm。
在本申请中，辅助层22中设有若干主架221，且主架221为环形结构，均与本体21的外壁面套固设置。主架221至少设置在辅助层22的上端面和下端面，因石英坩埚30及其内硅料的重量对本体21的下端部的撑力较大，置于下端面的主架221的长度要大于置于上端面的主架221的长度，则可提高本体21下段部整体强度；而且，这一结构也不影响位于坩埚20下方的托盘(附图省略)对其的托顶支撑。
如图3所示，为了进一步提高气流沿本体21外延朝下流通的通畅性，要求置于上端面的主架221的顶部为倒锥形结构的弧面，使得气流无阻力地沿坩埚20的外壁面朝下流通，弧面结构的过渡面更有利于气流的下行。
当然，也可以在辅助层22的中部设置多个主架221，可基于实际情况进行布局，在此不具体现在，但都在本案保护范围之内。
如图4-5所示，在上端面的主架221和下端面的主架221之间，还交叉构置了若干次梁222，所有次梁222两两相互连接，围成若干结构均匀的镂空区域223，两两交互连接的次梁222亦可对本体21的外壁进行围固加强，同时，设置的镂空区域223还可预设更多的空间进行散热，以提高炭炭坩埚20的散热强度，才能保证石英坩埚30的阶梯温度的稳定性。
次梁222相互之间可以形成多边形结构的镂空区域223，如图4所示；或者形成若干正方形结构的镂空区域223，如图5所示。无论镂空区域223的结构如何，次梁222的上端与上端面的主架221连接，其下端面与下端面的主架221连接；该结构最大限度地利用了本体21的外壁面积，提高了辅助层22对本体21的加固率。
进一步的，次梁222可以为直线结构，也可以为折线结构，也可以为曲线结构。无论次梁222的结构如何，其厚度与主架221的厚度相同，便于取材和加工，也提高了整体结构的配合度，使其更便于一体式加工连接。
如图3所示，为了提高气流沿本体21上边沿的流通性，本体21的上端面的外壁周缘为锥台形结构，且其母线角度θ为10-45°，在保证本体21上端沿整体强度的条件下，更大效率地提高气流的流通性。
一种单晶炉，设有如上所述的坩埚结构。
采用本实用新型设计的一种坩埚结构，在本体的外壁设置一个增强层，并对该增强层的位置进行优化，可快速对出现裂痕的本体进行修复，并进行重复使用，延长坩埚的使用时间，降低其使用成本。本实用新型还提一种设有该坩埚结构的单晶炉。
以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。
Claims (10)
1.一种坩埚结构，其特征在于，包括本体，在所述本体的外壁面设有辅助层，所述辅助层套置于所述本体设置，所述辅助层上设有主架和次梁，所述主架和/或所述次梁之间围设有若干镂空区域，并覆盖于所述本体外缘周围。
2.根据权利要求1所述的一种坩埚结构，其特征在于，所述辅助层被构置在所述本体的直线段上。
3.根据权利要求1或2所述的一种坩埚结构，其特征在于，所述辅助层的厚度小于所述本体的厚度，且其厚度不小于所述本体厚度的1/3且不大于所述本体厚度的1/2。
4.根据权利要求3所述的一种坩埚结构，其特征在于，所述辅助层的厚度范围是5-10mm。
5.根据权利要求1-2、4任一项所述的一种坩埚结构，其特征在于，所述辅助层的下端面与所述本体的转角处平齐，且其高度不小于所述本体直线段的1/2。
6.根据权利要求5所述的一种坩埚结构，其特征在于，所述辅助层的上端面低于所述本体的上端面，所述辅助层的上端面至所述本体的上端面的距离为2-10mm。
7.根据权利要求1-2、4、6任一项所述的一种坩埚结构，其特征在于，所述主架为环形结构，至少被设置在所述辅助层的上端面和下端面，置于上端面的所述主架的顶部为倒锥形结构的弧面；置于上端面的所述主架的长度小于置于下端面的所述主架的长度。
8.根据权利要求7所述的一种坩埚结构，其特征在于，在上端面的所述主架和下端面的所述主架之间，还交叉构置了若干所述次梁，所述次梁两两相互连接；
所述次梁分别与上端面的所述主架和下端面的所述主架连接；
所述次梁的厚度与所述主架的厚度相同。
9.根据权利要求1-2、4、6、8任一项所述的一种坩埚结构，其特征在于，所述本体上端面的外壁周缘为锥台形结构，且其母线角度为10-45°。
10.一种单晶炉，其特征在于，设有如权利要求1-9任一项所述的坩埚结构。
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| CN202320644368.6U CN219586244U (zh) | 2023-03-29 | 2023-03-29 | 一种坩埚结构及设有该坩埚结构的单晶炉 |
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