[發(fā)明專利]用于連續(xù)單晶硅生長的石英坩堝及其制造方法和組合坩堝

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• 申請日: 2021-03-16
• 公開（公告）號: CN112981519A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發(fā)明（設計）人: 黎志欣;劉華;李占賢;周子義
• 申請（專利權）人: 大連連城數(shù)控機器股份有限公司
• 主分類號: C30B15/10
• 分類號: C30B15/10;C30B29/06
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李洪福

本發(fā)明提供一種用于連續(xù)單晶硅生長的石英坩堝及其制造方法和組合坩堝。石英坩堝包括鍋體和底部圍擋，且石英坩堝是由現(xiàn)有坩堝切割形成，底部圍擋和鍋體上分別加工有通孔Ⅰ和通孔Ⅱ。組合坩堝包括石英坩堝和外坩堝，所述堝體內(nèi)形成長晶區(qū)；所述堝體、所述底部圍擋和所述外坩堝的堝底之間圍成的區(qū)域形成緩沖區(qū)；所述堝體、所述底部圍擋和所述外坩堝的堝壁之間圍成的區(qū)域形成化料區(qū)。本發(fā)明通過現(xiàn)有坩堝的切割實現(xiàn)了由兩個坩堝的成本實現(xiàn)三個坩堝的應用效果，通過在現(xiàn)有坩堝上進行切割，減少了工作成本。

技術領域

本發(fā)明涉及單晶硅生產(chǎn)技術領域，具體而言是一種用于連續(xù)單晶硅生長的石英坩堝及其制造方法和組合坩堝。

背景技術

如今，質(zhì)優(yōu)價廉的單晶硅材料是光伏行業(yè)快速、穩(wěn)健發(fā)展的基石。普通直拉單晶硅技術，目前已經(jīng)漸趨瓶頸，連續(xù)直拉單晶(CCz)技術是其下一代發(fā)展的主要方向。該工藝技術的明顯特點是一邊長晶一邊化料，可以節(jié)約普通直拉單晶所必須的長晶前預先化料時間，從而能增加產(chǎn)出效率，節(jié)約成本。但同時，在化料過程中，可能會有一些未能充分融化以及額外引入的雜質(zhì)點，進入溶體中，并隨溶體流動帶到晶體的長晶界面，并造成單晶體的晶體結構破壞。因此，相比普通單晶技術，額外的坩堝及優(yōu)化的熔體區(qū)間構造，是CCz技術的核心。

CCz技術中，晶體生長時溶體一般分為3個區(qū)域：化料區(qū)、緩沖區(qū)以及晶體生長區(qū)域。為了實現(xiàn)單晶的無位錯生長，需要保障雜質(zhì)顆粒從化料區(qū)進入長晶區(qū)的時間內(nèi)能夠融化。已有的技術闡明了溶體中雜質(zhì)點從融化到碰觸晶體所需的時間必須要足夠長，已使得該顆粒點能夠在溶體中融化，如增加一些堰、環(huán)形、緩沖區(qū)等。然而，多個坩堝的技術方案會增加額外的成本，一定程度減少CCz技術帶來的成本優(yōu)勢。一般成熟的CCz技術都基于三個坩堝的應用方案，相比普通直拉法多出兩個坩堝，成本增加明顯。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)上述技術問題，而提供一種用于連續(xù)單晶硅生長的石英坩堝及其制造方法和組合坩堝。

本發(fā)明采用的技術手段如下：

一種用于連續(xù)單晶硅生長的石英坩堝，所述石英坩堝包括堝體和設置在所述堝體底部外圍的底部圍擋，所述底部圍擋的上部內(nèi)壁與所述堝體的外壁緊密接觸連接，所述底部圍擋具有通孔Ⅰ，所述堝體在所述底部圍擋與所述堝體緊密接觸連接處的下側具有通孔Ⅱ。

進一步地，所述堝體包括直壁部和弧壁部，所述直壁部的橫截面呈圓環(huán)形，所述直壁部的中縱截面呈矩形，所述弧壁部的橫截面呈圓環(huán)形，所述弧壁部的內(nèi)徑由上至下逐漸減小，且所述弧壁部的中縱截面呈弧形；所述直壁部的內(nèi)徑與所述弧壁部的頂部內(nèi)徑相匹配；

所述底部圍擋的橫截面呈圓環(huán)形，所述底部圍擋的中縱截面呈等腰梯形，且所述等腰梯形的上邊長于所述等腰梯形的下邊；所述底部圍擋的底部內(nèi)徑與所述上部的內(nèi)徑相匹配；

所述直壁部的厚度與所述底部圍擋的厚度相同。

進一步地，所述弧壁部的高為h，所述底部圍擋的高為l，l≥h。

進一步地，所述底部圍擋的外壁與豎直方向的夾角為θ，所述直壁部的厚度和所述底部圍擋的厚度w＝l×tanθ。

進一步地，所述石英坩堝由純度大于99％的石英砂制成。

本發(fā)明還公開了一種用于連續(xù)單晶硅生長的石英坩堝的制造方法，所述石英坩堝由現(xiàn)有坩堝切割形成，所述現(xiàn)有坩堝包括所述鍋體和設置在所述鍋體上的斜壁區(qū)，所述現(xiàn)有坩堝的斜壁區(qū)切割后置于所述鍋體的底部，所述斜壁區(qū)形成所述底部圍擋，并使所述底部圍擋的上部內(nèi)壁與所述堝體的外壁緊密接觸連接，且在所述底部圍擋加工所述通孔Ⅰ，所述堝體在所述底部圍擋與所述堝體緊密接觸連接處的下側加工有所述通孔Ⅱ。

本發(fā)明還公開了一種具有用于連續(xù)單晶硅生長的石英坩堝的組合坩堝，包括所述的石英坩堝和外坩堝；

所述堝體的底部與所述外坩堝的堝底緊密接觸連接；