專(zhuān)利名稱(chēng)：用于單晶爐的石墨坩堝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及單晶生產(chǎn)設(shè)備領(lǐng)域，尤其是一種用于單晶爐的石墨坩堝。
背景技術(shù)：
21世紀(jì)，世界能源危機(jī)促進(jìn)了光伏市場(chǎng)的發(fā)展，晶體硅太陽(yáng)能電池是光伏行業(yè)的主導(dǎo)產(chǎn)品。隨著世界各國(guó)對(duì)太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè) 的進(jìn)一步重視，特別是發(fā)達(dá)國(guó)家制定了一系列的扶持政策，鼓勵(lì)開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能，另外，隨著硅太陽(yáng)能電池應(yīng)用面的不斷擴(kuò)大，太陽(yáng)能電池的需求量越來(lái)越大，硅單晶材料的需求量也就越來(lái)越大。單晶硅為一種半導(dǎo)體材料，一般用于制造集成電路和其他電子元件，單晶硅生長(zhǎng)技術(shù)有兩種一種是區(qū)熔法，另一種是直拉法，其中直拉法使目前普遍采用的方法。直拉法生長(zhǎng)單晶硅的方法如下將高純度的多晶硅原料放入單晶爐的石英坩堝內(nèi)，然后在低真空有流動(dòng)惰性氣體的保護(hù)下加熱熔化，把一支有著特定生長(zhǎng)方向的單晶硅(也叫做籽晶)裝入籽晶夾持裝置中，并使籽晶與硅溶液接觸，調(diào)整熔融硅溶液的溫度，使其接近熔點(diǎn)溫度，然后驅(qū)動(dòng)籽晶自上而下伸入熔融的硅溶液中并旋轉(zhuǎn)，然后緩緩上提籽晶，此時(shí)，單晶硅進(jìn)入錐體部分的生長(zhǎng)，當(dāng)錐體的直徑接近目標(biāo)直徑時(shí)，提高籽晶的提升速度，使單晶硅體直徑不再增大而進(jìn)入晶體的中部生長(zhǎng)階段，在單晶硅體生長(zhǎng)接近結(jié)束時(shí)，再提高籽晶的提升速度，單晶硅體逐漸脫離熔融硅，形成下錐體而結(jié)束生長(zhǎng)。用這種方法生長(zhǎng)出來(lái)的單晶硅，其形狀為兩段呈錐形的圓柱體，將該圓柱體切片，即得到單晶硅半導(dǎo)體原料，這種圓形單晶硅片就可以作為集成電路或太陽(yáng)能的材料。單晶硅拉制一般在單晶爐中進(jìn)行，目前，所使用的單晶爐包括爐體，爐體內(nèi)設(shè)置有石墨坩堝，現(xiàn)有的石墨坩堝為三瓣鍋，石墨坩堝內(nèi)設(shè)置有石英坩鍋，石墨坩堝外側(cè)設(shè)置有加熱器，所述爐體底部設(shè)置抽氣孔，為了提高石英坩堝的吸熱效率，通常將石英坩堝的外表面設(shè)計(jì)成毛面，石英坩堝的內(nèi)表面設(shè)計(jì)為光滑面，但是石英坩堝的毛面在高速惰性氣體的沖刷下，會(huì)脫落一些二氧化硅顆粒，這些二氧化硅顆粒掉落在石英坩堝與石墨坩堝之間的縫隙中，并在高速惰性氣體的裹帶下一部分沿著石英坩堝與石墨坩堝之間的縫隙向上沖出，一部分從三瓣鍋鍋瓣之間的縫隙中沖出，由于抽氣孔設(shè)置在爐體的底部，沿著石英坩堝與石墨坩堝之間的縫隙向上沖出的二氧化硅顆粒在向抽氣孔運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中容易掉落至石英坩堝內(nèi)，這樣就會(huì)導(dǎo)致最后生產(chǎn)出來(lái)的單晶硅存在二氧化硅的雜質(zhì)顆粒，使得單晶硅的純度大大降低，無(wú)法達(dá)到生產(chǎn)要求，另外，一部分的二氧化硅顆粒在高速惰性氣體的裹帶下從三瓣鍋鍋瓣的縫隙中沖出時(shí)，會(huì)對(duì)三瓣鍋鍋瓣的縫隙邊緣造成沖刷，多次沖刷后會(huì)將鍋瓣的縫隙沖刷的越來(lái)越大，一般現(xiàn)有的三瓣鍋在使用30次左右，三瓣鍋鍋瓣之間的縫隙就會(huì)太大致使三瓣鍋無(wú)法使用而報(bào)廢，使得石墨坩堝的使用壽命較短。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能夠提高單晶硅純度的用于單晶爐的石墨樹(shù)禍。[0007]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是該用于單晶爐的石墨坩堝，包括鍋壁與鍋底，所述鍋壁上設(shè)置有多個(gè)沿壁厚方向貫穿鍋壁的排渣孔。進(jìn)一步的是,所述排洛孔的孔徑為3mm 15mm。進(jìn)一步的是，所述排渣孔的孔徑為6mm。進(jìn)一步的是，所述排渣孔的數(shù)量為20 100個(gè)。進(jìn)一步的是，所述排渣孔的數(shù)量為40個(gè)。進(jìn)一步的是，所述鍋壁的下端為內(nèi)凹的圓弧，所述排渣孔設(shè)置在鍋壁下端的圓弧處。進(jìn)一步的是，所述多個(gè)排渣孔沿鍋壁的周向方向均布的設(shè)置在鍋壁上?！0014]進(jìn)一步的是，所述鍋壁為整體式結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步的是，所述鍋壁與鍋底通過(guò)可拆卸結(jié)構(gòu)連接。進(jìn)一步的是，在鍋底上設(shè)置與鍋壁下端相適配的卡槽形成所述的可拆卸結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型的有益效果是通過(guò)在鍋壁上設(shè)置有多個(gè)沿壁厚方向貫穿鍋壁的排渣孔，從石英坩堝毛面脫落的二氧化硅顆粒在高速惰性氣體的裹帶下，會(huì)直接從排渣孔中排出，然后從單晶爐爐體底部設(shè)置的抽氣孔排出，能夠有效防止脫落的二氧化硅顆粒沿著石英坩堝與石墨坩堝之間的縫隙向上沖出后掉落至石英坩堝內(nèi)，進(jìn)而避免最后生產(chǎn)出來(lái)的單晶硅存在二氧化硅的雜質(zhì)顆粒，能夠大大提高單晶硅的純度，使其達(dá)到生產(chǎn)要求。將鍋壁設(shè)置成整體式結(jié)構(gòu)，可以減少二氧化硅顆粒對(duì)石墨坩堝的沖刷，能夠大大延長(zhǎng)石墨坩堝的使用壽命。

圖I是本實(shí)用新型用于單晶爐的石墨坩堝的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中標(biāo)記為鍋壁I、鍋底2、排渣孔3、卡槽4。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。如圖I所示，該用于單晶爐的石墨坩堝，包括鍋壁I與鍋底2，所述鍋壁I上設(shè)置有多個(gè)沿壁厚方向貫穿鍋壁I的排渣孔3。通過(guò)在鍋壁I上設(shè)置有多個(gè)沿壁厚方向貫穿鍋壁I的排渣孔3，從石英坩堝毛面脫落的二氧化硅顆粒在高速惰性氣體的裹帶下，會(huì)直接從排渣孔3中排出，然后從單晶爐爐體底部設(shè)置的抽氣孔排出，能夠有效防止脫落的二氧化硅顆粒沿著石英坩堝與石墨坩堝之間的縫隙向上沖出后掉落至石英坩堝內(nèi)，進(jìn)而避免最后生產(chǎn)出來(lái)的單晶硅存在二氧化硅的雜質(zhì)顆粒，能夠大大提高單晶硅的純度，使其達(dá)到生產(chǎn)要求。在上述實(shí)施方式中，所述排渣孔3的孔徑可以根據(jù)石墨坩堝的大小而定，通常情況下，所述排渣孔3的孔徑為3mm 15mm，上述尺寸的排渣孔3既能夠保證順暢的將二氧化硅顆粒排出，同時(shí)也避免了由于排渣孔3過(guò)大對(duì)軟化狀態(tài)的石英坩堝造成其它影響。二氧化硅顆粒在高速惰性氣體的裹帶下從排渣孔3沖出時(shí)，會(huì)對(duì)排渣孔3造成沖刷，從而使得排渣孔3越來(lái)越大，進(jìn)而造成石墨坩堝無(wú)法使用，因?yàn)樯鲜鰶_刷是不可避免的，因此，只能通過(guò)控制排渣孔3的大小來(lái)延長(zhǎng)石墨坩堝的使用壽命，作為優(yōu)選的，所述排渣孔3的孔徑為6mm，不但大大延長(zhǎng)了石墨坩堝的使用壽命，同時(shí)該孔徑的排渣孔3排渣較為順暢，不會(huì)出現(xiàn)排渣孔3被堵塞的現(xiàn)象。進(jìn)一步的是，所述排渣孔3的數(shù)量也可以根據(jù)實(shí)際情況而定，但需滿(mǎn)足兩個(gè)條件，一是要保證石墨坩堝的強(qiáng)度，其次，要保證脫落的二氧化硅顆粒能夠盡可能的全部從排渣孔3的排出，一般情況下，所述排渣孔3的數(shù)量為20 100個(gè)，都可滿(mǎn)足上述要求，更進(jìn)一步的，為了保證石墨坩堝具有足夠的強(qiáng)度并且保證所有脫落的二氧化硅顆粒都從排渣孔3中排出，所述排渣孔3的數(shù)量為優(yōu)選為40個(gè)。所述鍋壁I的下端為內(nèi)凹的圓弧，所述排渣孔3可以設(shè)置在鍋壁I的任何位置，為了便于排出二氧化硅顆粒，所述排渣孔3設(shè)置在鍋壁I下端的圓弧處，不但能夠快速方便的將脫落的二氧化硅顆粒排出，同時(shí)也能夠徹底將石英坩堝與石墨坩堝縫隙中的二氧化硅顆粒以及其它雜質(zhì)排出，徹底避免二氧化硅顆粒落入石英坩堝內(nèi)，保證單晶硅的純度。進(jìn)一步的是，為了使二氧化硅的排出效果更好，所述多個(gè)排渣孔3沿鍋壁I的周向方向均布的設(shè)置在鍋壁I上。 為了減少二氧化硅顆粒對(duì)石墨坩堝的沖刷，延長(zhǎng)石墨坩堝的使用壽命，所述鍋壁I為整體式結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的石墨坩堝比起原有的三瓣鍋，二氧化硅顆粒對(duì)只對(duì)排渣孔3沖刷，大大延長(zhǎng)了石墨坩堝的使用壽命，這種石墨坩堝比起原有的三瓣鍋使用壽命能夠延長(zhǎng)5倍左右，大大降低了單晶硅的生產(chǎn)成本。另外，為了便于取出石墨坩堝內(nèi)的石英坩堝，所述鍋壁I與鍋底2通過(guò)可拆卸結(jié)構(gòu)連接，在需要取出石英坩堝時(shí)，只需將鍋壁I與鍋底2分離，然后將鍋壁I向上抬起即可很方便的將石英坩堝取出。所述可拆卸結(jié)構(gòu)可以有多種實(shí)施方式，譬如，可以采用插銷(xiāo)、螺紋連接等方式，作為優(yōu)選的是在鍋底2上設(shè)置與鍋壁I下端相適配的卡槽4形成所述的可拆卸結(jié)構(gòu)，這種可拆卸結(jié)構(gòu)，拆卸方便，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工制作非常方便。
權(quán)利要求1.用于單晶爐的石墨坩堝，包括鍋壁(I)與鍋底(2)，其特征在于所述鍋壁(I)上設(shè)置有多個(gè)沿壁厚方向貫穿鍋壁(I)的排渣孔(3)。
2.如權(quán)利要求I所述的用于單晶爐的石墨坩堝，其特征在于所述排渣孔(3)的孔徑為3mm 15mm0
3.如權(quán)利要求2所述的用于單晶爐的石墨坩堝，其特征在于所述排渣孔(3)的孔徑為6mm ο
4.如權(quán)利要求I所述的用于單晶爐的石墨坩堝，其特征在于所述排渣孔(3)的數(shù)量為20 100個(gè)。
5.如權(quán)利要求4所述的用于單晶爐的石墨坩堝，其特征在于所述排渣孔(3)的數(shù)量為40個(gè)。
6.如權(quán)利要求I所述的用于單晶爐的石墨坩堝，其特征在于所述鍋壁(I)的下端為內(nèi)凹的圓弧，所述排渣孔(3)設(shè)置在鍋壁(I)下端的圓弧處。
7.如權(quán)利要求6所述的用于單晶爐的石墨坩堝，其特征在于所述多個(gè)排渣孔(3)沿鍋壁(I)的周向方向均布的設(shè)置在鍋壁(I)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的用于單晶爐的石墨坩堝，其特征在于所述鍋壁(I)為整體式結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求8所述的用于單晶爐的石墨坩堝，其特征在于所述鍋壁(I)與鍋底(2)通過(guò)可拆卸結(jié)構(gòu)連接。
10.如權(quán)利要求9所述的用于單晶爐的石墨坩堝，其特征在于在鍋底(2)上設(shè)置與鍋壁(I)下端相適配的卡槽(4)形成所述的可拆卸結(jié)構(gòu)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種能夠提高單晶硅純度的用于單晶爐的石墨坩堝。該石墨坩堝，包括鍋壁與鍋底，所述鍋壁上設(shè)置有多個(gè)沿壁厚方向貫穿鍋壁的排渣孔。通過(guò)設(shè)置排渣孔，使得從石英坩堝毛面脫落的二氧化硅顆粒在高速惰性氣體的裹帶下，會(huì)直接從排渣孔中排出，然后從單晶爐爐體底部設(shè)置的抽氣孔排出，能夠有效防止脫落的二氧化硅顆粒沿著石英坩堝與石墨坩堝之間的縫隙向上沖出后掉落至石英坩堝內(nèi)，進(jìn)而避免最后生產(chǎn)出來(lái)的單晶硅存在二氧化硅的雜質(zhì)顆粒，能夠大大提高單晶硅的純度，使其達(dá)到生產(chǎn)要求。將鍋壁設(shè)置成整體式結(jié)構(gòu)，可以減少二氧化硅顆粒對(duì)石墨坩堝的沖刷，能夠大大延長(zhǎng)石墨坩堝的使用壽命。適合在單晶生產(chǎn)設(shè)備領(lǐng)域推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)C30B15/10GK202688508SQ20122032603
公開(kāi)日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月6日
發(fā)明者陳五奎, 耿榮軍, 李軍, 徐文州, 馮加保 申請(qǐng)人:樂(lè)山新天源太陽(yáng)能科技有限公司