一种硅料生产用坩埚装置的制作方法

本发明创造属于硅生产领域，尤其是涉及一种硅料生产用坩埚装置。

背景技术：

直拉单晶硅的制备是在单晶炉中使用石墨加热器将硅原料熔化，采用直拉法将熔体硅生长为单晶硅的过程。为防止外界对硅料的污染，采用高纯石英坩埚作为装硅料的器具，其外部为石墨埚帮做为支撑，生产中，硅料熔点1420℃，在此高温下石墨与石英发生反应，其化学反应有：SiO₂+2C＝SiC+CO₂↑CO₂↑+C＝2CO↑，部分CO会熔入硅液中随单晶硅的生长进入单晶硅中，导致单晶硅中碳含量升高，因此影响单晶硅的质量。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明创造旨在提出一种硅料生产用坩埚装置，以解决现在硅生产中CO进入硅液中影响硅的结晶质量的问题。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

一种硅料生产用坩埚装置，包括石墨坩埚、石英坩埚和阻气环，所述石英坩埚设置在石墨坩埚内，该石英坩埚顶部高出石墨坩埚顶部，该石英坩埚锅帮和石墨坩埚锅帮间存在间隙，在该间隙内设有支撑结构，所述石墨坩埚锅帮和石英坩埚锅帮通过支撑结构连接，所述支撑结构设有和外界相通的气道，所述阻气环套装在石英坩埚顶部外侧，该阻气环和石英坩埚在连接处密封连接，所述阻气环外径大于石墨坩埚顶部内径，该阻气环底面和石墨坩埚顶面间留有排气空间。

进一步的，石英坩埚锅帮和石墨坩埚锅帮间的间隙为3-10mm。

进一步的，所述阻气环底面距石墨坩埚顶面距离为5-30mm。

进一步的，所述石英坩埚锅帮顶面设有环状连接部，该环状连接部外径小于石英坩埚外径，所述阻气环和该环状连接部相对应的设有卡接结构，该阻气环通过卡接结构和环状连接部卡接连接。

进一步的，所述支撑结构包括数个一体成型且垂直设置于石英坩埚锅帮外侧面或石墨坩埚锅帮内侧面的条状凸起，每一个条状凸起由上至下设置，每两个条状凸起间形成和外界相通的气道。

进一步的，所述数个条状凸起均匀分布，每相邻的两个条状凸起间的距离为30-60mm。

进一步的，所述支撑结构包括数个一体成型垂直设置于石英坩埚锅帮外侧面或石墨坩埚锅帮内侧面的柱状凸起。

进一步的，所述数个柱状凸起交错分布。

相对于现有技术，本发明创造所述的一种硅料生产用坩埚装置具有以下优势：

本发明创造所述的一种硅料生产用坩埚装置中，在石英坩埚锅帮和石墨坩埚锅帮间设置了支撑结构，支撑结构设有和外界相通的气道，一方面减少了石英坩埚埚帮与石墨坩埚埚帮的接触面积，进而较少了CO的产生量；同时改变了生产过程中CO气流的流向，减少其进入硅液的几率。最终达到降低单晶硅中碳含量的目的，投入成本少、降碳效果明显。

附图说明

构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：

图1为本发明创造实施例所述的一种硅料生产用坩埚装置实施例一、三结构示意图；

图2为本发明创造实施例所述的一种硅料生产用坩埚装置实施例二、四结构示意图；

图3为本发明创造实施例所述的一种硅料生产用坩埚装置实施例一石英坩埚结构示意图；

图4为本发明创造实施例所述的一种硅料生产用坩埚装置实施例二石英坩埚结构示意图；

图5为本发明创造实施例所述的一种硅料生产用坩埚装置实施例三石墨坩埚剖视示意图；

图6为本发明创造实施例所述的一种硅料生产用坩埚装置实施例四石墨坩埚剖视示意图；

图7为本发明创造实施例所述的一种硅料生产用坩埚装置中阻气环结构示意图。

附图标记说明：

1-石墨坩埚；11-石墨坩埚埚帮；2-石英坩埚；21-石英坩埚埚帮；

4-气道；5-条状凸起；6-柱状凸起；22-环状连接部；3-阻气环；

31-卡扣槽。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为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创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。

如图1-图5所示，一种硅料生产用坩埚装置，包括石墨坩埚1、石英坩埚2和阻气环3，所述石英坩埚2设置在石墨坩埚1内，石英坩埚2埚底和石墨坩埚1埚底贴紧，石英坩埚2顶部伸出石墨坩埚1，石英坩埚锅帮21和石墨坩埚锅帮11间存在间隙，本实施例一、二、三和四中，石英坩埚锅帮21和石墨坩埚锅帮11间间隙为3-10mm，为了保证在硅料融化过程中，石墨坩埚锅帮11对石英坩埚锅帮21起到支撑作用，在该间隙内设有支撑结构，所述石墨坩埚锅帮11和石英坩埚锅帮21通过支撑结构连接，也就是石英坩埚锅帮21通过支撑结构支撑在石墨坩埚锅帮11上，所述支撑结构设有和外界相通的气道4，气道4的设置保证石英坩埚2和石墨坩埚1高温下反应产生的CO气体由气道4排出，本实施例一、二、三和四中，在所述阻气环3套装在石英坩埚2顶部外侧，该阻气环3和石英坩埚2在连接处密封连接，防止CO气体进入到石英坩埚内，所述阻气环3外径大于石墨坩埚1顶部内径，也就是阻气环3覆盖石英坩埚锅帮21和石墨坩埚锅帮11间的间隙，防止CO气体向上排，进而进一步防止CO气体进入石英坩埚1内的液态硅中，该阻气环3底面和石墨坩埚1顶面间留有排气空间，本实施例一、二、三和四中，所述阻气环3底面和石墨坩埚1顶面间距离为5-30mm，该结构保证CO气体经气道4排出后，阻气环对CO气体的流向导向，使CO气体远离石英坩埚2内的液态硅。

实施例一、二、三和四中，阻气环3和石英坩埚2密封卡接连接，具体结构为，在石英坩埚锅帮21顶面设有环状连接部22，该环状连接部22和石英坩埚2中心线相同，该环状连接部22外径小于石英坩埚2外径，所述阻气环3内壁底部设有卡扣槽31，该卡扣槽31为台阶式结构，通过卡扣槽31卡扣在环状连接部22上，实现阻气环3和环状连接部22卡接连接，并且该卡接连接方式气道密封作用。

实施例一，所述支撑结构包括数个均匀设置在石英坩埚锅帮21外侧面的条状凸起5，每一个条状凸起5由上至下设置，每相邻的两个条状凸起5间的距离为30-60mm，每两个条状凸起5间形成和外界相通的气道4，CO气体通过气道4向上排出后通过阻气环3底面和石墨坩埚1顶面间的排气空间改变流向排放。

实施例二，所述支撑结构包括数个垂直设置在石英坩埚锅帮21外侧面的柱状凸起6，所述数个柱状凸起6交错分布，柱状凸起间的缝隙即为气道4，CO气体通过气道4向上排出后通过阻气环3底面和石墨坩埚1顶面间的排气空间改变流向排放。

实施例三，所述支撑结构包括数个均匀设置在石墨坩埚锅帮11内侧面条状凸起5，每一个条状凸起5由上至下设置，每相邻的两个条状凸起5间的距离为30-60mm，每两个条状凸起5间形成和外界相通的气道4，CO气体通过气道4向上排出后通过阻气环3底面和石墨坩埚1顶面间的排气空间改变流向排放。

实施例四，所述支撑结构包括数个垂直设置在石墨坩埚锅帮11内侧面的柱状凸起6，所述数个柱状凸起6交错分布，柱状凸起6间的缝隙即为气道4，CO气体通过气道4向上排出后通过阻气环3底面和石墨坩埚1顶面间的排气空间改变流向排放。

通过以上四个实施方式可知，石英坩埚锅帮21和石墨坩埚锅帮11间通过条状凸起5或柱状凸起6支撑连接，该结构保证石墨坩埚锅帮11对石英坩埚锅帮21支撑外，减小了石英坩埚锅帮21和石墨坩埚锅帮11间的接触面积，减少了CO气体的产生，进而进一步降低CO进入液态硅的量，进而进一步保证了硅生产质量。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。