專利名稱：一種雙層坩堝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及單晶硅制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種雙層坩堝。
背景技術(shù)：
制備大直徑硅片的一種可選方法是在坩堝里使用粒狀的多晶硅，它能在硅熔化的過程中逐步引入硅使在大坩堝中應(yīng)力減到最小。而坩堝被放在單晶爐中，坩堝里的硅被拉單晶爐加熱時(shí)，變成液體，叫做熔體。一個(gè)完美的籽晶硅接觸到直拉裝置并開始生長新的晶體結(jié)構(gòu)，即籽晶放在熔體表面并在旋轉(zhuǎn)過程中緩慢地拉起，而且它的旋轉(zhuǎn)方向和坩堝的旋轉(zhuǎn)方向相反。隨著籽晶在直拉過程中離開熔體，熔體上的液體會因?yàn)楸砻娴膹埩Χ岣?。籽晶上的界面散發(fā)熱量并向下朝著熔體的方向凝固。隨著籽晶旋轉(zhuǎn)著從熔體里拉出，與籽晶有同樣晶向的單晶硅就生長出來了。當(dāng)籽晶旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，坩堝也在旋轉(zhuǎn)。不同的硅錠生長結(jié)果依賴于籽晶和坩堝各自的旋轉(zhuǎn)方向及速度。但是現(xiàn)有技術(shù)中，坩堝根據(jù)尺寸大小，裝料量有限。生長晶體時(shí)，在坩堝內(nèi)一次填滿硅料，硅料熔化后進(jìn)行生長，等到剩余少量溶液后，進(jìn)行收尾出爐，從而使得坩堝利用率比較低，進(jìn)而導(dǎo)致單晶硅的生產(chǎn)效率比較低。

實(shí)用新型內(nèi)容為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種雙層坩堝，解決了現(xiàn)有技術(shù)中生長晶體時(shí)，坩堝利用率比較低，進(jìn)而導(dǎo)致單晶硅的生產(chǎn)效率比較低的問題。為解決上述問題，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了如下技術(shù)方案本實(shí)用新型公開了一種雙層坩堝，該雙層坩堝包括外層坩堝和內(nèi)層坩堝，所述外層坩堝和內(nèi)層坩堝共用同一坩堝底面，且所述外層坩堝的內(nèi)壁與所述內(nèi)層坩堝的外壁間具有一定間距；位于所述外層坩堝的內(nèi)壁和內(nèi)層坩堝的外壁間的夾層；位于所述內(nèi)層坩堝側(cè)壁底部且貫穿所述內(nèi)層坩堝側(cè)壁的通孔。優(yōu)選的，所述雙層坩堝的材料為耐高溫潔凈材料。優(yōu)選的，所述雙層坩堝的材料為碳化硅。優(yōu)選的，所述雙層坩堝的材料為氮化硅。優(yōu)選的，所述雙層坩堝的材料為氧化鋯。優(yōu)選的，所述通孔的形狀為圓形。優(yōu)選的，所述通孔的形狀為月牙形。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型所提供的技術(shù)方案，在生長晶體時(shí)采用雙層坩堝，替代了現(xiàn)有技術(shù)中的單層坩堝，該雙層坩堝包括外層坩堝和內(nèi)層坩堝，其中，所述外層坩堝內(nèi)壁與所述內(nèi)層坩堝外壁之間的夾層為加料區(qū)以及熔化區(qū)，所述內(nèi)層坩堝為晶體生長區(qū)。拉制晶體時(shí)。在所述夾層內(nèi)進(jìn)行加料，當(dāng)硅料進(jìn)入所述夾層后，受所述外層坩堝溫度的影響，開始熔化，成為硅溶液，硅溶液通過位于所述內(nèi)層坩堝側(cè)壁底部的通孔，進(jìn)入所述內(nèi)層坩堝，開始生長晶體。這樣就實(shí)現(xiàn)了一邊加料一邊生長晶體，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)中生長晶體時(shí)，由于在坩堝內(nèi)一次填滿硅料進(jìn)行生長晶體，剩余少量溶液后，就進(jìn)行收尾出爐而造成的坩堝利用率低，進(jìn)而導(dǎo)致單晶硅生產(chǎn)效率低的問題。

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本實(shí)用新型所提供的雙層坩堝的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型所提供的雙層坩堝的縱切面的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)更加顯著，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本實(shí)用新型，但是本實(shí)用新型還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本實(shí)用新型內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本實(shí)用新型不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。其次，本實(shí)用新型結(jié)合示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本實(shí)用新型實(shí)施例時(shí)，為便于說明，表示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應(yīng)限制本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。此外，在實(shí)際制作中應(yīng)包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。正如背景技術(shù)部分所述，現(xiàn)有技術(shù)中生產(chǎn)單晶硅時(shí)，坩堝利用率較低，進(jìn)而導(dǎo)致生產(chǎn)效率也比較低，這是因?yàn)楝F(xiàn)有技術(shù)中的單晶爐生長晶體裝置，每加一次硅料只能拉制一根晶體，不能持續(xù)拉晶，從而導(dǎo)致坩堝利用率低，進(jìn)而導(dǎo)致生產(chǎn)效率低。有鑒于此，本實(shí)用新型公開了一種雙層坩堝，該雙層坩堝包括外層坩堝和內(nèi)層坩堝，所述外層坩堝和內(nèi)層坩堝共用同一坩堝底面，且所述外層坩堝的內(nèi)壁與所述內(nèi)層坩堝的外壁間具有一定間距；位于所述外層坩堝的內(nèi)壁和內(nèi)層坩堝的外壁間的夾層；位于所述內(nèi)層坩堝側(cè)壁底部且貫穿所述內(nèi)層坩堝側(cè)壁的通孔。下面將結(jié)合附圖對該雙層坩堝進(jìn)行詳細(xì)的描述。參考圖1和圖2，其中，圖1為本實(shí)用新型所提供的雙層坩堝的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型所提供的雙層坩堝的縱切面的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中示出了 外層坩堝1、夾層2、內(nèi)層坩堝3、通孔4。本實(shí)用新型實(shí)施例所公開的雙層坩堝，在所述外層坩堝1內(nèi)壁和所述內(nèi)層坩堝3外壁之間有一定的間隔，即所述夾層2，并且在所述內(nèi)層坩堝3側(cè)壁的底部設(shè)有通孔4，所述通孔4貫穿所述內(nèi)層坩堝3的側(cè)壁，用于連通所述夾層2與所述內(nèi)層坩堝3。生長晶體時(shí)， 在所述夾層2內(nèi)加入硅料，由于所述夾層2靠近所述外層坩堝1，而所述外層坩堝1的外壁與加熱器相連，因此，所述夾層2內(nèi)溫度較高。當(dāng)固體硅料進(jìn)入所述夾層2后，受所述外層坩堝1溫度的影響，開始熔化，成為硅溶液。熔化成的硅溶液通過設(shè)于所述內(nèi)層坩堝3側(cè)壁底部的通孔4流入所述內(nèi)層坩堝3。硅溶液進(jìn)入所述內(nèi)層坩堝3后，利用籽晶進(jìn)行引晶，開始生長晶體。由于所述夾層2和所述內(nèi)層坩堝3，通過所述通孔4相連通，因此，所述夾層2與所述內(nèi)層坩堝3內(nèi)的液面相平。伴隨著晶體的生長，所述內(nèi)層坩堝3內(nèi)的液面下降，相應(yīng)的，與其相連的所述夾層2內(nèi)的液面也下降，與此同時(shí)，外界根據(jù)所述夾層2內(nèi)剩余硅料的情況， 向所述夾層2內(nèi)持續(xù)加入硅料，從而保證所述內(nèi)層坩堝3內(nèi)具有足量的硅溶液進(jìn)行晶體生長。這樣就在晶體的制備過程中，實(shí)現(xiàn)了一邊加料一邊生長晶體。當(dāng)晶體生長到一定程度后，只需取出晶體即可，而所述雙層坩堝內(nèi)繼續(xù)拉晶，從而使得拉晶過程可以持續(xù)進(jìn)行，直到坩堝達(dá)到設(shè)計(jì)壽命。而且，所述雙層坩堝的所述夾層2與所述內(nèi)層坩堝3通過所述內(nèi)層坩堝3的側(cè)壁相隔離，保證了向所述夾層2內(nèi)加料時(shí)，所述內(nèi)層坩堝3液面不會受到干擾，進(jìn)而保證了晶體生長環(huán)境的穩(wěn)定。需要說明的是，所述雙層坩堝的材料采用耐高溫潔凈材料，如碳化硅、氮化硅、氧化鋯等，而所述通孔4可以為多種形狀，如圓形、月牙形等。采用本實(shí)用新型所提供的雙層坩堝生長晶體，實(shí)現(xiàn)了持續(xù)拉晶，從而不僅有效地解決了現(xiàn)有技術(shù)中生長晶體時(shí)，一次加料只能生長一次晶體，進(jìn)而引起的坩堝利用率低的問題，而且提高了晶體的生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。本說明書中各個(gè)部分采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)部分重點(diǎn)說明的都是與其他部分的不同之處，各個(gè)部分之間相同相似部分互相參見即可。對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實(shí)用新型。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本實(shí)用新型將不會被限制于本文所示的實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求1.一種雙層坩堝，其特征在于，該雙層坩堝包括外層坩堝和內(nèi)層坩堝，所述外層坩堝和內(nèi)層坩堝共用同一坩堝底面，且所述外層坩堝的內(nèi)壁與所述內(nèi)層坩堝的外壁間具有一定間距；位于所述外層坩堝的內(nèi)壁和內(nèi)層坩堝的外壁間的夾層； 位于所述內(nèi)層坩堝側(cè)壁底部且貫穿所述內(nèi)層坩堝側(cè)壁的通孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層坩堝，其特征在于，所述雙層坩堝的材料為耐高溫潔凈材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層坩堝，其特征在于，所述雙層坩堝的材料為碳化硅。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層坩堝，其特征在于，所述雙層坩堝的材料為氮化硅。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層坩堝，其特征在于，所述雙層坩堝的材料為氧化鋯。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層坩堝，其特征在于，所述通孔的形狀為圓形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層坩堝，其特征在于，所述通孔的形狀為月牙形。
專利摘要本實(shí)用新型實(shí)施例公開了一種雙層坩堝，該雙層坩堝包括外層坩堝和內(nèi)層坩堝，所述外層坩堝和內(nèi)層坩堝共用同一坩堝底面，且所述外層坩堝的內(nèi)壁與所述內(nèi)層坩堝的外壁間具有一定間距；位于所述外層坩堝的內(nèi)壁和內(nèi)層坩堝的外壁間的夾層；位于所述內(nèi)層坩堝側(cè)壁底部且貫穿所述內(nèi)層坩堝側(cè)壁的通孔。利用本實(shí)用新型中所公開的雙層坩堝拉制晶體，可以一邊加料一邊生長晶體，實(shí)現(xiàn)持續(xù)拉晶，直到達(dá)到坩堝的設(shè)計(jì)壽命，從而提高了坩堝的利用率，進(jìn)而提高晶體的生產(chǎn)效率。
文檔編號C30B15/10GK202246997SQ201120350790
公開日2012年5月30日 申請日期2011年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月19日
發(fā)明者湯旋 申請人:浙江思博恩新材料科技有限公司