一种用于单晶硅生长炉的坩埚装置的制作方法

本发明涉及半导体技术领域，尤其是一种用于单晶硅生长炉的坩埚装置。

背景技术：

在制备单晶硅晶体的生长炉中，需要使用坩埚对单晶硅原料进行加热融化。在使用电磁感应加热器作为热源进行加热时，需要将电磁感应加热器安装在坩埚外部，为了保证坩埚内温度场的精确控制，电磁感应加热器的安装位置和角度有较高的要求。而坩埚都是有一定使用寿命的，在每次更换坩埚时，都要对电磁感应加热器进行拆装操作，操作过程较为繁琐，费时费力。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种用于单晶硅生长炉的坩埚装置，能够解决现有技术的不足，便于电磁感应加热器的拆装，保证了坩埚内温度场的精确控制。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种用于单晶硅生长炉的坩埚装置，包括石墨主体，所述石墨主体外侧壁设置有若干个环形安装槽，环形安装槽内固定有安装架，安装架上安装有电磁感应加热器；环形安装槽底部设置有若干个卡槽，安装架包括导热基板，导热基板底面固定有与卡槽一一对应的卡销，电磁感应加热器通过第一螺栓固定在导热基板顶面；石墨主体内侧壁设置有若干个第一凹槽，第一凹槽均匀分布在环形安装槽的上边缘和下边缘。

作为优选，所述卡槽一侧设置有缺口，卡销包括与导热基板连接的外套筒，外套筒内套接有支撑杆，支撑杆顶部固定有圆形部，外套筒和卡槽上分别设置有第一通孔，圆形部上设置有与第一通孔同轴的螺纹盲孔，第二螺栓穿过第一通孔后连接在螺纹盲孔中，将卡销固定在卡槽上。

作为优选，所述卡槽的表面覆盖有耐磨层。

作为优选，所述导热基板顶面设置有金属弹片，金属弹片边缘与导热基板固定，金属弹片的中心设置有用于卡接电磁感应加热器的第三凹槽。

作为优选，所述第一凹槽远离环形安装槽的一侧设置有第一弧形侧壁，第一凹槽靠近环形安装槽的一侧设置有第二弧形侧壁，第一弧形侧壁和第二弧形侧壁的底部通过平面部连接，第一弧形侧壁的曲率是第二弧形侧壁曲率的1.5～2倍，平面部的长度小于第一凹槽的深度，第一弧形侧壁和第二弧形侧壁与平面部相切连接。

作为优选，所述石墨主体的底部设置有若干个第二凹槽，第二凹槽环形排列，定义第一凹槽和第二凹槽侧壁距离最大的方向为长度方向，每个第二凹槽的长度方向至少有一个第一凹槽的长度方向与之相平行。

采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明通过在坩埚外侧预设电磁感应加热器的安装位置，便于对电磁感应加热器的定位。在安装电磁感应加热器时，首先将电磁感应加热器固定在安装架上。安装架与石墨主体之间设计专门的插接锁止结构，从而实现电磁感应加热器的快速、精确定位安装。耐磨层用来保护坩埚，金属弹片不仅可以提高电磁感应加热器对坩埚的加热效率，而且便于电磁感应加热器在安装架上的固定。坩埚内侧针对电磁感应加热器的安装位置设置第一凹槽，并对第一凹槽的形状进行了优化，从而在电磁感应加热器进行加热时，利用单晶硅原料的流动性实现对于坩埚内温度场均匀度的有效控制。本发明在坩埚底部没有设置更多的加热装置，而是通过设计第二凹槽，利用第一凹槽与电磁感应加热器在加热位置形成的原料流动趋势，对坩埚底部的原料温度进行控制，由于坩埚底部的温度场控制精度较低，所以通过上述改进可以减少加热器的数量，不仅节约成本，而且进一步缩短了更换坩埚时电磁感应加热器的拆装时间。

附图说明

图1是本发明一个具体实施方式的轴向剖视图。

图2是本发明一个具体实施方式中卡槽与卡销相配合的结构图。

图3是本发明一个具体实施方式中第一凹槽的结构图。

图4是本发明一个具体实施方式中第二凹槽的结构图。

具体实施方式

参照图1-4，本发明一个具体实施方式包括石墨主体1，所述石墨主体1外侧壁设置有若干个环形安装槽2，环形安装槽2内固定有安装架3，安装架3上安装有电磁感应加热器4；环形安装槽2底部设置有若干个卡槽5，安装架3包括导热基板6，导热基板6底面固定有与卡槽5一一对应的卡销7，电磁感应加热器4通过第一螺栓25固定在导热基板6顶面；石墨主体1内侧壁设置有若干个第一凹槽8，第一凹槽8均匀分布在环形安装槽2的上边缘和下边缘。卡槽5一侧设置有缺口9，卡销7包括与导热基板6连接的外套筒10，外套筒10内套接有支撑杆11，支撑杆11顶部固定有圆形部12，外套筒10和卡槽5上分别设置有第一通孔13，圆形部12上设置有与第一通孔13同轴的螺纹盲孔14，第二螺栓15穿过第一通孔13后连接在螺纹盲孔14中，将卡销7固定在卡槽5上。卡槽5的表面覆盖有耐磨层16。导热基板6顶面设置有金属弹片17，金属弹片17边缘与导热基板6固定，金属弹片17的中心设置有用于卡接电磁感应加热器4的第三凹槽18。第一凹槽8远离环形安装槽2的一侧设置有第一弧形侧壁19，第一凹槽8靠近环形安装槽2的一侧设置有第二弧形侧壁20，第一弧形侧壁19和第二弧形侧壁20的底部通过平面部21连接，第一弧形侧壁19的曲率是第二弧形侧壁20曲率的1.5～2倍，平面部21的长度小于第一凹槽8的深度，第一弧形侧壁19和第二弧形侧壁20与平面部21相切连接。石墨主体1的底部设置有若干个第二凹槽22，第二凹槽22环形排列，定义第一凹槽8和第二凹槽22侧壁距离最大的方向为长度方向，每个第二凹槽22的长度方向至少有一个第一凹槽8的长度方向与之相平行。

另外，在第二凹槽22垂直于长度方向的方向上的侧壁设置有斜面部23，斜面部朝向第二凹槽22的内侧倾斜，斜面部23上设置有与石墨主体1底面相连通的第二通孔24。第二凹槽22上的斜面部结构可以在原料流动过程中对原料进行充分的导流，从而提高坩埚底部三维方向上的温度场均匀度。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“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，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的限制。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。