用于连续单晶硅生长的石英坩埚及其制造方法和组合坩埚

摘要

本发明提供一种用于连续单晶硅生长的石英坩埚及其制造方法和组合坩埚。石英坩埚包括锅体和底部围挡，且石英坩埚是由现有坩埚切割形成，底部围挡和锅体上分别加工有通孔Ⅰ和通孔Ⅱ。组合坩埚包括石英坩埚和外坩埚，所述埚体内形成长晶区；所述埚体、所述底部围挡和所述外坩埚的埚底之间围成的区域形成缓冲区；所述埚体、所述底部围挡和所述外坩埚的埚壁之间围成的区域形成化料区。本发明通过现有坩埚的切割实现了由两个坩埚的成本实现三个坩埚的应用效果，通过在现有坩埚上进行切割，减少了工作成本。

说明书

技术领域

本发明涉及单晶硅生产技术领域，具体而言是一种用于连续单晶硅生长的石英坩埚及其制造方法和组合坩埚。

背景技术

如今，质优价廉的单晶硅材料是光伏行业快速、稳健发展的基石。普通直拉单晶硅技术，目前已经渐趋瓶颈，连续直拉单晶(CCz)技术是其下一代发展的主要方向。该工艺技术的明显特点是一边长晶一边化料，可以节约普通直拉单晶所必须的长晶前预先化料时间，从而能增加产出效率，节约成本。但同时，在化料过程中，可能会有一些未能充分融化以及额外引入的杂质点，进入溶体中，并随溶体流动带到晶体的长晶界面，并造成单晶体的晶体结构破坏。因此，相比普通单晶技术，额外的坩埚及优化的熔体区间构造，是CCz技术的核心。

CCz技术中，晶体生长时溶体一般分为3个区域：化料区、缓冲区以及晶体生长区域。为了实现单晶的无位错生长，需要保障杂质颗粒从化料区进入长晶区的时间内能够融化。已有的技术阐明了溶体中杂质点从融化到碰触晶体所需的时间必须要足够长，已使得该颗粒点能够在溶体中融化，如增加一些堰、环形、缓冲区等。然而，多个坩埚的技术方案会增加额外的成本，一定程度减少CCz技术带来的成本优势。一般成熟的CCz技术都基于三个坩埚的应用方案，相比普通直拉法多出两个坩埚，成本增加明显。

发明内容

根据上述技术问题，而提供一种用于连续单晶硅生长的石英坩埚及其制造方法和组合坩埚。

本发明采用的技术手段如下：

一种用于连续单晶硅生长的石英坩埚，所述石英坩埚包括埚体和设置在所述埚体底部外围的底部围挡，所述底部围挡的上部内壁与所述埚体的外壁紧密接触连接，所述底部围挡具有通孔Ⅰ，所述埚体在所述底部围挡与所述埚体紧密接触连接处的下侧具有通孔Ⅱ。

进一步地，所述埚体包括直壁部和弧壁部，所述直壁部的横截面呈圆环形，所述直壁部的中纵截面呈矩形，所述弧壁部的横截面呈圆环形，所述弧壁部的内径由上至下逐渐减小，且所述弧壁部的中纵截面呈弧形；所述直壁部的内径与所述弧壁部的顶部内径相匹配；

所述底部围挡的横截面呈圆环形，所述底部围挡的中纵截面呈等腰梯形，且所述等腰梯形的上边长于所述等腰梯形的下边；所述底部围挡的底部内径与所述上部的内径相匹配；

所述直壁部的厚度与所述底部围挡的厚度相同。

进一步地，所述弧壁部的高为h，所述底部围挡的高为l，l≥h。

进一步地，所述底部围挡的外壁与竖直方向的夹角为θ，所述直壁部的厚度和所述底部围挡的厚度w＝l×tanθ。

进一步地，所述石英坩埚由纯度大于99％的石英砂制成。

本发明还公开了一种用于连续单晶硅生长的石英坩埚的制造方法，所述石英坩埚由现有坩埚切割形成，所述现有坩埚包括所述锅体和设置在所述锅体上的斜壁区，所述现有坩埚的斜壁区切割后置于所述锅体的底部，所述斜壁区形成所述底部围挡，并使所述底部围挡的上部内壁与所述埚体的外壁紧密接触连接，且在所述底部围挡加工所述通孔Ⅰ，所述埚体在所述底部围挡与所述埚体紧密接触连接处的下侧加工有所述通孔Ⅱ。

本发明还公开了一种具有用于连续单晶硅生长的石英坩埚的组合坩埚，包括所述的石英坩埚和外坩埚；

所述埚体的底部与所述外坩埚的埚底紧密接触连接；

所述底部围挡的底部与所述外坩埚的埚底紧密接触连接；

所述埚体内形成长晶区；

所述埚体、所述底部围挡和所述外坩埚的埚底之间围成的区域形成缓冲区；

所述埚体、所述底部围挡和所述外坩埚的埚壁之间围成的区域形成化料区。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明提供的石英坩埚，通过与底部围挡和锅体的设置，实现了缓冲区的增加。

2、本发明的石英坩埚在使用的过程中实现了，由两个坩埚的成本实现三个坩埚的应用效果，通过在现有坩埚上进行切割，减少了工作成本。

3、本发明的石英坩埚的制造方法简单。

基于上述理由本发明可在石英坩埚等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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的附图。

图1为本发明实施例1和2中一种用于连续单晶硅生长的石英坩埚结构示意图。

图2为本发明实施例1中一种用于连续单晶硅生长的石英坩埚结构中现有坩埚结构示意图。

图3为本发明实施例2中一种具有用于连续单晶硅生长的石英坩埚的组合坩埚结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

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发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、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授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向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示例可以具有不同的值。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。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

实施例1

如图1～2所示，一种用于连续单晶硅生长的石英坩埚1，所述石英坩埚1包括埚体11和设置在所述埚体11底部外围的底部围挡12，所述底部围挡12的上部内壁与所述埚体11的外壁紧密接触连接，所述底部12围挡具有通孔Ⅰ13，所述埚体11在所述底部围挡12与所述埚体11紧密接触连接处的下侧具有通孔Ⅱ14。

所述埚体11包括直壁部15和弧壁部16，所述直壁部15的横截面呈圆环形，所述直壁部15的中纵截面呈矩形，所述弧壁部16的横截面呈圆环形，所述弧壁部16的内径由上至下逐渐减小，且所述弧壁部16的中纵截面呈弧形；所述直壁部15的内径与所述弧壁部16的顶部内径相匹配；

所述底部围挡12的横截面呈圆环形，所述底部围挡12的中纵截面呈等腰梯形，且所述等腰梯形的上边长于所述等腰梯形的下边；所述底部围挡12的底部内径与所述上部的内径相匹配；

所述直壁部的厚度与所述底部围挡的厚度相同。

进一步地，所述弧壁部16的高为h，所述底部围挡12的高为l，l≥h。

进一步地，所述底部围挡12的外壁与竖直方向的夹角为θ，所述直壁部的厚度和所述底部围挡的厚度w＝l×tanθ。

进一步地，所述石英坩埚1由纯度大于99％的石英砂制成。

所述石英坩埚1由现有坩埚切割2形成，所述现有坩埚2包括所述锅体11和设置在所述锅体11上的斜壁区，所述现有坩埚2的斜壁区切割后置于所述锅体11的底部，所述斜壁区形成所述底部围挡12，并使所述底部围挡12的上部内壁与所述埚体11的外壁紧密接触连接，且在所述底部围挡12加工所述通孔Ⅰ13，所述埚体11在所述底部围挡12与所述埚体11紧密接触连接处的下侧加工有所述通孔Ⅱ14。

实施例2

如图1和3所示，本发明还公开了一种具有用于连续单晶硅生长的石英坩埚的组合坩埚，包括所述的石英坩埚1和外坩埚3；

所述埚体11的底部与所述外坩埚3的埚底紧密接触连接；

所述底部围挡12的底部与所述外坩埚3的埚底紧密接触连接；

所述埚体11内形成长晶区4；

所述埚体11、所述底部围挡12和所述外坩埚3的埚底之间围成的区域形成缓冲区5；

所述埚体11、所述底部围挡12和所述外坩埚3的埚壁之间围成的区域形成化料区6。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。