一种坩埚装置的制作方法

1.本实用新型涉及单晶硅制造技术领域，更具体地，涉及一种坩埚装置。


背景技术：

2.直拉单晶炉热场中，埚帮是用来支撑和保护盛装多晶硅原料的石英坩埚的装置。在直拉法(切克劳斯基法)工艺中，石英坩埚被放置于埚帮构成的半球形空间内，然后再将多晶硅原料装入石英坩埚中，加热熔化。在整个拉晶过程中，炉内温度达1500℃-1600℃。
3.在直拉法单晶拉制中，现目前广泛使用的埚帮系统，如图1所示，坩埚整体结构由石英坩埚、包裹于石英坩埚外的埚帮1’和埚托2’。埚帮1’和埚托2’相连接。埚帮1’和埚托2’均采用碳-碳复合材料，石英坩埚和埚帮1’壁厚均匀，二者均为直壁结构，将坩埚吊装至埚帮内时，由于吊装的位置偏差导致坩埚和埚帮周向各处的距离不同，坩埚受热不均匀，从而会引起温度梯度变化而影响拉晶效果，同时现有的石英坩埚与埚帮和埚托之间缝隙有漏硅的风险。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型提供了一种坩埚装置，避免了由于坩埚和埚帮吊装的位置偏差引起温度梯度变化而导致的拉晶问题。
5.本实用新型提供一种坩埚装置，包括埚帮，所述埚帮内套设有坩埚，所述埚帮包括侧壁和与所述侧壁相连接的弯折部，所述侧壁与所述弯折部均沿所述埚帮的周向设置；
6.所述侧壁包括第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁靠近所述坩埚一侧，所述第二侧壁远离所述坩埚一侧，所述第一侧壁和所述第二侧壁之间具有沿周向设置的缝隙，所述缝隙内填充有导热性能好的填充物，所述缝隙远离所述弯折部一侧具有物料填充口。
7.可选地，所述填充物材质为碳箔。
8.可选地，所述埚帮还包括与所述弯折部相连接的埚托；
9.所述坩埚包括埚体与所述埚体相连接的埚底，所述埚底与所述埚托和所述弯折部之间均具有间隙，所述间隙内铺设有覆盖物。
10.可选地，所述埚体的开口边缘处设有向所述侧壁延伸凸出的外缘；所述外缘在所述侧壁的正投影覆盖所述物料填充口。
11.可选地，述覆盖物材质为碳箔。
12.可选地，所述覆盖物在第二方向上的厚度为0.8-1.2mm，其中，第一方向为从第一侧壁指向第二侧壁的方向，所述第二方向与所述第一方向相交。
13.可选地，所述缝隙在第一方向上的间距为2-4mm，其中，所述第一方向为从第一侧壁指向第二侧壁的方向。
14.可选地，所述填充物在所述第一方向上的厚度为0.8-1.2mm。
15.可选地，沿第二方向上，所述填充物的高度与所述缝隙的高度相等，其中，第一方向为从第一侧壁指向第二侧壁的方向，所述第二方向与所述第一方向相交。
16.可选地，所述覆盖物材质为石墨。
17.与现有技术相比，本实用新型提供的一种坩埚装置，至少实现了如下的有益效果：
18.本实用新型提供的一种坩埚装置，其中埚帮采用双层侧壁结构，双层侧壁之间具有缝隙，缝隙内填充有填充物。在埚帮的缝隙内塞入填充物使坩埚导热更均匀，从而避免了由于坩埚和埚帮吊装的位置偏差引起温度梯度变化而导致的拉晶问题。
19.当然，实施本实用新型的任一产品必不特定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
20.通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
21.被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本实用新型的实施例，并且连同其说明一起用于解释本实用新型的原理。
22.图1是相关技术中的一种埚帮的剖面结构示意图；
23.图2是本实用新型提供的一种坩埚装置的剖面结构示意图；
24.图3是本实用新型提供的一种埚帮的结构示意图；
25.图4是本实用新型提供的一种埚帮的剖面结构示意图；
26.图5是本实用新型提供的一种坩埚的结构示意图；
27.图6是本实用新型提供的一种覆盖物的结构示意图。
具体实施方式
28.现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。
29.以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。
30.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
31.在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
32.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讨论。
33.为了解决上述技术问题，本实用新型提出了一种坩埚装置，下文将详述。
34.请参考图2至图4，图2是本实用新型提供的一种坩埚装置的剖面结构示意图，图3是本实用新型提供的一种埚帮的结构示意图，图4是本实用新型提供的一种埚帮的剖面结构示意图。请参考图2至图4，本实施例中一种坩埚装置，包括埚帮1，埚帮1上开设有贯穿的通孔。埚帮1内套设有坩埚2，坩埚2具有一端敞口的容纳腔，容纳腔用于盛装和加热硅原料。埚帮1包括侧壁11和与侧壁11相连接的弯折部12，侧壁11与弯折部12均沿埚帮1的周向设置；侧壁11位于靠近坩埚2的敞口端一侧，弯折部12位于远离坩埚2的敞口端一侧。侧壁11为
直壁结构，弯折部12的一端直接与侧壁11平滑过渡连接，弯折部12的另一端在远离坩埚2敞口端方向上逐渐向坩埚2的中心处收缩。侧壁11和弯折部12的内壁形状和坩埚2的外壁形状相匹配。
35.继续参考图2、图3和图4，侧壁11包括第一侧壁111和第二侧壁112，第一侧壁111和第二侧壁112沿埚帮1的周向环绕形成封闭的环形壁。第一侧壁111靠近坩埚2一侧，第二侧壁112远离坩埚2一侧，第一侧壁111和第二侧壁112之间具有沿周向设置的缝隙13，该缝隙13沿埚帮1的周向环绕形成封闭的环形空间。在远离坩埚2的方向上，依次设置为第一侧壁111、缝隙13和第二侧壁112。缝隙13内填充有导热性能好的填充物14，缝隙13远离弯折部12一侧具有物料填充口15。该物料填充口15可以设置在第二侧壁112的任意位置，也可以设置在第一侧壁111和第二侧壁112之间。本实施例中物料填充口15设置在第一侧壁111和第二侧壁112之间，靠近坩埚2的敞口端一侧。第一侧壁111和第二侧壁112靠近坩埚2的敞口端一侧为开口端，即物料填充口15；第一侧壁111和第二侧壁112远离坩埚2的敞口端一侧连接形成密封的封闭端。本实用新型的实施例中对物料填充口15的具体位置不限定，只需保证物料填充口15和缝隙13联通且方便向缝隙13内填充填充物。
36.现有技术中在合炉过程中，实际上无法保证坩埚2、埚帮1和埚托3在同一轴线上，每次吊装坩埚2的位置都会出现一定偏差，在整个拉晶过程中需对坩埚2进行加热，吊装位置的偏差，坩埚2与埚帮1周向各处的距离不同，会导致坩埚2受热不均匀，进而影响拉晶效果。
37.本实用新型在合炉过程中，能够观察坩埚2和埚帮1之间距离较大的位置，在此位置对应的埚帮1的缝隙13处塞入填充物14，在埚帮1的缝隙13内塞入填充物14使坩埚2导热更均匀，从而避免了由于坩埚2和埚帮1吊装的位置偏差引起温度梯度变化而导致的拉晶问题。
38.继续参考图2，在一些可选的实施例中，填充物14材质为碳箔。
39.本实用新型对填充物14的材质不作具体限定，只要填充物14的尺寸可以塞填进第一侧壁111和第二侧壁112之间的缝隙13内，可以使坩埚2和埚帮1周向各处导热均匀，并且不会对拉晶工艺造成影响即可。
40.现有技术中在直拉法单晶拉制中，原料过多、化料时间过长，坩埚在长时间处于硅熔点以上的温度时容易变软变形，坩埚自身也有一定几率存在肉眼及测试仪器观察不到的缺陷或应力存在，当残次品石英坩埚投入使用，会有漏硅的可能。硅溶液一旦漏出，将会流动到石墨热场组件上，会造成较大的经济损失。
41.请参考图2、图4和图6，图6是本实用新型提供的一种覆盖物的结构示意图。在一些可选的实施例中，埚帮1还包括与弯折部12相连接的埚托3；坩埚2包括埚体21与埚体21相连接的埚底22，埚体21和埚底22为密封连接的一体式结构，共同围绕构成用于容纳硅原料的容纳腔，埚体21位于靠近坩埚2的敞口端一侧，埚底22位于远离坩埚2的敞口端一侧。埚底22与埚托3和弯折部12之间均具有间隙5，间隙5内铺设有覆盖物4。可以理解的是，埚托3和弯折部12的连接处会出现连接不牢固的情况，在埚托3和弯折部12的表面上铺设一层覆盖物4，覆盖物4遮挡住了埚帮1和埚托3之间的连接缝隙，防止了漏硅现象的发生。
42.请参考图5，图5是本实用新型提供的一种坩埚的结构示意图；在一些可选的实施例中，埚体21的开口边缘处设有向侧壁11延伸凸出的外缘23；该外缘23为沿埚体21的开口
边缘整周设置的环形边缘。外缘23在侧壁11的正投影覆盖物料填充口15。本实用新型的实施例中，坩埚2和埚帮1合炉后，坩埚2的埚体21的外缘23会压盖在埚帮1的侧壁11上，完全覆盖住物料填充口15，使第一侧壁111和第二侧壁112之间的缝隙13形成一个容纳填充物14的封闭空间，避免了由于使用碳箔作为填充物时，高温挥发导致的少子低的问题。
43.继续参考图2和图6，在一些可选的实施例中，覆盖物4材质为碳箔。本实用新型的实施例中，在安装完成的埚帮1的弯折部12和埚托3的内部表面铺设一整张碳箔，之后吊装坩埚2，使坩埚2坐落在埚帮1的弯折部12和埚托3上，该碳箔被压紧在坩埚2的埚底22和埚帮1的弯折部12、埚托3之间，实现整张碳箔完全遮盖埚托3和弯折部12之间的连接缝隙的作用，使用碳箔材料解决了防漏硅问题。需要说明的是：对覆盖物4的材质不作具体限定，只要能够覆盖埚托3和弯折部12之间的间隙5处，并且可以阻止硅液漏出即可。可选地，所述覆盖物4的材质还可以为石墨。
44.继续参考图2和图6，在一些可选的实施例中，覆盖物4在第二方向y上的厚度为0.8-1.2mm，其中，第一方向x为从第一侧壁111指向第二侧壁112的方向，第二方向y与第一方向x相交。
45.具体地，若覆盖物4在第二方向y上的厚度低于0.8mm，则厚度太薄，会易破损，缺失防漏硅的效果。若覆盖物4在第二方向y上的厚度高于1.2mm，则厚度太厚，会导致坩埚2受热后形变。因此，覆盖物4在第二方向y上的厚度为0.8-1.2mm，不但可以经久耐用，不易破损，具有良好的防漏硅效果，而且避免了坩埚2受热后形变的发生。
46.继续参考图2，在一些可选的实施例中，缝隙13在第一方向x上的间距为2-4mm，其中，第一方向x为从第一侧壁111指向第二侧壁112的方向。
47.具体的，若缝隙13在第一方向x上的间距小于2mm，则间距太小，会导致填充物难以填充及取出；若缝隙13在第一方向x上的间距大于4mm，则间距太大，会影响埚帮1的传热性能。因此，缝隙13在第一方向x上的间距为2-4mm，不但可以保证填充物塞入缝隙后能够正常取出，还会保证埚帮1正常的传热性能。
48.继续参考图2，在一些可选的实施例中，填充物14在第一方向x上的厚度为0.8-1.2mm。
49.继续参考图2，在一些可选的实施例中，沿第二方向y上，填充物14的高度与缝隙13的高度相等，其中，第一方向x为从第一侧壁111指向第二侧壁112的方向，第二方向y与第一方向x相交。
50.通过上述实施例可知，本实用新型提供的一种坩埚装置，至少实现了如下的有益效果：
51.本实用新型提供的坩埚装置，包括埚帮，埚帮内套设有坩埚，埚帮包括侧壁和与侧壁相连接的弯折部，侧壁与弯折部均沿埚帮的周向设置；侧壁包括第一侧壁和第二侧壁，第一侧壁靠近坩埚一侧，第二侧壁远离坩埚一侧，第一侧壁和第二侧壁之间具有沿周向设置的缝隙，缝隙内填充有导热性能好的填充物，在埚帮的缝隙内塞入填充物使坩埚导热更均匀，从而避免了由于坩埚和埚帮吊装的位置偏差引起温度梯度变化而导致的拉晶问题。
52.虽然已经通过例子对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例
进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。