专利名称：一种双层坩埚的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及单晶硅制造技术领域，尤其涉及一种双层坩埚。
背景技术：
制备大直径硅片的一种可选方法是在坩埚里使用粒状的多晶硅，它能在硅熔化的过程中逐步引入硅使在大坩埚中应力减到最小。而坩埚被放在单晶炉中，坩埚里的硅被拉单晶炉加热时，变成液体，叫做熔体。一个完美的籽晶硅接触到直拉装置并开始生长新的晶体结构，即籽晶放在熔体表面并在旋转过程中缓慢地拉起，而且它的旋转方向和坩埚的旋转方向相反。随着籽晶在直拉过程中离开熔体，熔体上的液体会因为表面的张力而提高。籽晶上的界面散发热量并向下朝着熔体的方向凝固。随着籽晶旋转着从熔体里拉出，与籽晶有同样晶向的单晶硅就生长出来了。当籽晶旋转的时候，坩埚也在旋转。不同的硅锭生长结果依赖于籽晶和坩埚各自的旋转方向及速度。但是现有技术中，坩埚根据尺寸大小，装料量有限。生长晶体时，在坩埚内一次填满硅料，硅料熔化后进行生长，等到剩余少量溶液后，进行收尾出炉，从而使得坩埚利用率比较低，进而导致单晶硅的生产效率比较低。
实用新型内容为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种双层坩埚，解决了现有技术中生长晶体时，坩埚利用率比较低，进而导致单晶硅的生产效率比较低的问题。为解决上述问题，本实用新型实施例提供了如下技术方案本实用新型公开了一种双层坩埚，该双层坩埚包括外层坩埚和内层坩埚，所述外层坩埚和内层坩埚共用同一坩埚底面，且所述外层坩埚的内壁与所述内层坩埚的外壁间具有一定间距；位于所述外层坩埚的内壁和内层坩埚的外壁间的夹层；位于所述内层坩埚侧壁底部且贯穿所述内层坩埚侧壁的通孔。优选的，所述双层坩埚的材料为耐高温洁净材料。优选的，所述双层坩埚的材料为碳化硅。优选的，所述双层坩埚的材料为氮化硅。优选的，所述双层坩埚的材料为氧化锆。优选的，所述通孔的形状为圆形。优选的，所述通孔的形状为月牙形。与现有技术相比，本实用新型所提供的技术方案，在生长晶体时采用双层坩埚，替代了现有技术中的单层坩埚，该双层坩埚包括外层坩埚和内层坩埚，其中，所述外层坩埚内壁与所述内层坩埚外壁之间的夹层为加料区以及熔化区，所述内层坩埚为晶体生长区。拉制晶体时。在所述夹层内进行加料，当硅料进入所述夹层后，受所述外层坩埚温度的影响，开始熔化，成为硅溶液，硅溶液通过位于所述内层坩埚侧壁底部的通孔，进入所述内层坩埚，开始生长晶体。这样就实现了一边加料一边生长晶体，从而解决了现有技术中生长晶体时，由于在坩埚内一次填满硅料进行生长晶体，剩余少量溶液后，就进行收尾出炉而造成的坩埚利用率低，进而导致单晶硅生产效率低的问题。
为了更清楚地说明本实用新型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作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型所提供的双层坩埚的结构示意图；图2为本实用新型所提供的双层坩埚的纵切面的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的特点和优点更加显著，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。其次，本实用新型结合示意图进行详细描述，在详述本实用新型实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本实用新型保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。正如背景技术部分所述，现有技术中生产单晶硅时，坩埚利用率较低，进而导致生产效率也比较低，这是因为现有技术中的单晶炉生长晶体装置，每加一次硅料只能拉制一根晶体，不能持续拉晶，从而导致坩埚利用率低，进而导致生产效率低。有鉴于此，本实用新型公开了一种双层坩埚，该双层坩埚包括外层坩埚和内层坩埚，所述外层坩埚和内层坩埚共用同一坩埚底面，且所述外层坩埚的内壁与所述内层坩埚的外壁间具有一定间距；位于所述外层坩埚的内壁和内层坩埚的外壁间的夹层；位于所述内层坩埚侧壁底部且贯穿所述内层坩埚侧壁的通孔。下面将结合附图对该双层坩埚进行详细的描述。参考图1和图2，其中，图1为本实用新型所提供的双层坩埚的结构示意图；图2为本实用新型所提供的双层坩埚的纵切面的结构示意图。图中示出了 外层坩埚1、夹层2、内层坩埚3、通孔4。本实用新型实施例所公开的双层坩埚，在所述外层坩埚1内壁和所述内层坩埚3外壁之间有一定的间隔，即所述夹层2，并且在所述内层坩埚3侧壁的底部设有通孔4，所述通孔4贯穿所述内层坩埚3的侧壁，用于连通所述夹层2与所述内层坩埚3。生长晶体时， 在所述夹层2内加入硅料，由于所述夹层2靠近所述外层坩埚1，而所述外层坩埚1的外壁与加热器相连，因此，所述夹层2内温度较高。当固体硅料进入所述夹层2后，受所述外层坩埚1温度的影响，开始熔化，成为硅溶液。熔化成的硅溶液通过设于所述内层坩埚3侧壁底部的通孔4流入所述内层坩埚3。硅溶液进入所述内层坩埚3后，利用籽晶进行引晶，开始生长晶体。由于所述夹层2和所述内层坩埚3，通过所述通孔4相连通，因此，所述夹层2与所述内层坩埚3内的液面相平。伴随着晶体的生长，所述内层坩埚3内的液面下降，相应的，与其相连的所述夹层2内的液面也下降，与此同时，外界根据所述夹层2内剩余硅料的情况， 向所述夹层2内持续加入硅料，从而保证所述内层坩埚3内具有足量的硅溶液进行晶体生长。这样就在晶体的制备过程中，实现了一边加料一边生长晶体。当晶体生长到一定程度后，只需取出晶体即可，而所述双层坩埚内继续拉晶，从而使得拉晶过程可以持续进行，直到坩埚达到设计寿命。而且，所述双层坩埚的所述夹层2与所述内层坩埚3通过所述内层坩埚3的侧壁相隔离，保证了向所述夹层2内加料时，所述内层坩埚3液面不会受到干扰，进而保证了晶体生长环境的稳定。需要说明的是，所述双层坩埚的材料采用耐高温洁净材料，如碳化硅、氮化硅、氧化锆等，而所述通孔4可以为多种形状，如圆形、月牙形等。采用本实用新型所提供的双层坩埚生长晶体，实现了持续拉晶，从而不仅有效地解决了现有技术中生长晶体时，一次加料只能生长一次晶体，进而引起的坩埚利用率低的问题，而且提高了晶体的生产效率，降低了生产成本。本说明书中各个部分采用递进的方式描述，每个部分重点说明的都是与其他部分的不同之处，各个部分之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求1.一种双层坩埚，其特征在于，该双层坩埚包括外层坩埚和内层坩埚，所述外层坩埚和内层坩埚共用同一坩埚底面，且所述外层坩埚的内壁与所述内层坩埚的外壁间具有一定间距；位于所述外层坩埚的内壁和内层坩埚的外壁间的夹层； 位于所述内层坩埚侧壁底部且贯穿所述内层坩埚侧壁的通孔。
2.根据权利要求1所述的双层坩埚，其特征在于，所述双层坩埚的材料为耐高温洁净材料。
3.根据权利要求1所述的双层坩埚，其特征在于，所述双层坩埚的材料为碳化硅。
4.根据权利要求1所述的双层坩埚，其特征在于，所述双层坩埚的材料为氮化硅。
5.根据权利要求1所述的双层坩埚，其特征在于，所述双层坩埚的材料为氧化锆。
6.根据权利要求1所述的双层坩埚，其特征在于，所述通孔的形状为圆形。
7.根据权利要求1所述的双层坩埚，其特征在于，所述通孔的形状为月牙形。
专利摘要本实用新型实施例公开了一种双层坩埚，该双层坩埚包括外层坩埚和内层坩埚，所述外层坩埚和内层坩埚共用同一坩埚底面，且所述外层坩埚的内壁与所述内层坩埚的外壁间具有一定间距；位于所述外层坩埚的内壁和内层坩埚的外壁间的夹层；位于所述内层坩埚侧壁底部且贯穿所述内层坩埚侧壁的通孔。利用本实用新型中所公开的双层坩埚拉制晶体，可以一边加料一边生长晶体，实现持续拉晶，直到达到坩埚的设计寿命，从而提高了坩埚的利用率，进而提高晶体的生产效率。
文档编号C30B15/10GK202246997SQ201120350790
公开日2012年5月30日 申请日期2011年9月19日 优先权日2011年9月19日
发明者汤旋 申请人:浙江思博恩新材料科技有限公司