專利名稱：用于單晶爐的石墨坩堝的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及單晶生產設備領域，尤其是一種用于單晶爐的石墨坩堝。
背景技術：
21世紀，世界能源危機促進了光伏市場的發展，晶體硅太陽能電池是光伏行業的主導產品。隨著世界各國對太陽能光伏產業 的進一步重視，特別是發達國家制定了一系列的扶持政策，鼓勵開發利用太陽能，另外，隨著硅太陽能電池應用面的不斷擴大，太陽能電池的需求量越來越大，硅單晶材料的需求量也就越來越大。單晶硅為一種半導體材料，一般用于制造集成電路和其他電子元件，單晶硅生長技術有兩種一種是區熔法，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，然后在低真空有流動惰性氣體的保護下加熱熔化，把一支有著特定生長方向的單晶硅(也叫做籽晶)裝入籽晶夾持裝置中，并使籽晶與硅溶液接觸，調整熔融硅溶液的溫度，使其接近熔點溫度，然后驅動籽晶自上而下伸入熔融的硅溶液中并旋轉，然后緩緩上提籽晶，此時，單晶硅進入錐體部分的生長，當錐體的直徑接近目標直徑時，提高籽晶的提升速度，使單晶硅體直徑不再增大而進入晶體的中部生長階段，在單晶硅體生長接近結束時，再提高籽晶的提升速度，單晶硅體逐漸脫離熔融硅，形成下錐體而結束生長。用這種方法生長出來的單晶硅，其形狀為兩段呈錐形的圓柱體，將該圓柱體切片，即得到單晶硅半導體原料，這種圓形單晶硅片就可以作為集成電路或太陽能的材料。單晶硅拉制一般在單晶爐中進行，目前，所使用的單晶爐包括爐體，爐體內設置有石墨坩堝，現有的石墨坩堝為三瓣鍋，石墨坩堝內設置有石英坩鍋，石墨坩堝外側設置有加熱器，所述爐體底部設置抽氣孔，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計成毛面，石英坩堝的內表面設計為光滑面，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動的過程中容易掉落至石英坩堝內，這樣就會導致最后生產出來的單晶硅存在二氧化硅的雜質顆粒，使得單晶硅的純度大大降低，無法達到生產要求，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，會對三瓣鍋鍋瓣的縫隙邊緣造成沖刷，多次沖刷后會將鍋瓣的縫隙沖刷的越來越大，一般現有的三瓣鍋在使用30次左右，三瓣鍋鍋瓣之間的縫隙就會太大致使三瓣鍋無法使用而報廢，使得石墨坩堝的使用壽命較短。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問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禍。[0007]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是該用于單晶爐的石墨坩堝，包括鍋壁與鍋底，所述鍋壁上設置有多個沿壁厚方向貫穿鍋壁的排渣孔。進一步的是,所述排洛孔的孔徑為3mm 15mm。進一步的是，所述排渣孔的孔徑為6mm。進一步的是，所述排渣孔的數量為20 100個。進一步的是，所述排渣孔的數量為40個。進一步的是，所述鍋壁的下端為內凹的圓弧，所述排渣孔設置在鍋壁下端的圓弧處。進一步的是，所述多個排渣孔沿鍋壁的周向方向均布的設置在鍋壁上。·[0014]進一步的是，所述鍋壁為整體式結構。進一步的是，所述鍋壁與鍋底通過可拆卸結構連接。進一步的是，在鍋底上設置與鍋壁下端相適配的卡槽形成所述的可拆卸結構。本實用新型的有益效果是通過在鍋壁上設置有多個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，會直接從排渣孔中排出，然后從單晶爐爐體底部設置的抽氣孔排出，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，進而避免最后生產出來的單晶硅存在二氧化硅的雜質顆粒，能夠大大提高單晶硅的純度，使其達到生產要求。將鍋壁設置成整體式結構，可以減少二氧化硅顆粒對石墨坩堝的沖刷，能夠大大延長石墨坩堝的使用壽命。
圖I是本實用新型用于單晶爐的石墨坩堝的結構示意圖；圖中標記為鍋壁I、鍋底2、排渣孔3、卡槽4。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型進一步說明。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上設置有多個沿壁厚方向貫穿鍋壁I的排渣孔3。通過在鍋壁I上設置有多個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，會直接從排渣孔3中排出，然后從單晶爐爐體底部設置的抽氣孔排出，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，進而避免最后生產出來的單晶硅存在二氧化硅的雜質顆粒，能夠大大提高單晶硅的純度，使其達到生產要求。在上述實施方式中，所述排渣孔3的孔徑可以根據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，同時也避免了由于排渣孔3過大對軟化狀態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，會對排渣孔3造成沖刷，從而使得排渣孔3越來越大，進而造成石墨坩堝無法使用，因為上述沖刷是不可避免的，因此，只能通過控制排渣孔3的大小來延長石墨坩堝的使用壽命，作為優選的，所述排渣孔3的孔徑為6mm，不但大大延長了石墨坩堝的使用壽命，同時該孔徑的排渣孔3排渣較為順暢，不會出現排渣孔3被堵塞的現象。進一步的是，所述排渣孔3的數量也可以根據實際情況而定，但需滿足兩個條件，一是要保證石墨坩堝的強度，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的數量為20 100個，都可滿足上述要求，更進一步的，為了保證石墨坩堝具有足夠的強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的數量為優選為40個。所述鍋壁I的下端為內凹的圓弧，所述排渣孔3可以設置在鍋壁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排出，徹底避免二氧化硅顆粒落入石英坩堝內，保證單晶硅的純度。進一步的是，為了使二氧化硅的排出效果更好，所述多個排渣孔3沿鍋壁I的周向方向均布的設置在鍋壁I上。 為了減少二氧化硅顆粒對石墨坩堝的沖刷，延長石墨坩堝的使用壽命，所述鍋壁I為整體式結構，這種結構的石墨坩堝比起原有的三瓣鍋，二氧化硅顆粒對只對排渣孔3沖刷，大大延長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5倍左右，大大降低了單晶硅的生產成本。另外，為了便于取出石墨坩堝內的石英坩堝，所述鍋壁I與鍋底2通過可拆卸結構連接，在需要取出石英坩堝時，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。所述可拆卸結構可以有多種實施方式，譬如，可以采用插銷、螺紋連接等方式，作為優選的是在鍋底2上設置與鍋壁I下端相適配的卡槽4形成所述的可拆卸結構，這種可拆卸結構，拆卸方便，而且結構簡單，加工制作非常方便。
權利要求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)上設置有多個沿壁厚方向貫穿鍋壁(I)的排渣孔(3)。
2.如權利要求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)的數量為20 100個。
5.如權利要求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)的數量為40個。
6.如權利要求I所述的用于單晶爐的石墨坩堝，其特征在于所述鍋壁(I)的下端為內凹的圓弧，所述排渣孔(3)設置在鍋壁(I)下端的圓弧處。
7.如權利要求6所述的用于單晶爐的石墨坩堝，其特征在于所述多個排渣孔(3)沿鍋壁(I)的周向方向均布的設置在鍋壁(I)上。
8.根據權利要求I至7中任意一項權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)為整體式結構。
9.如權利要求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)通過可拆卸結構連接。
10.如權利要求9所述的用于單晶爐的石墨坩堝，其特征在于在鍋底(2)上設置與鍋壁(I)下端相適配的卡槽(4)形成所述的可拆卸結構。
專利摘要本實用新型公開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，所述鍋壁上設置有多個沿壁厚方向貫穿鍋壁的排渣孔。通過設置排渣孔，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，會直接從排渣孔中排出，然后從單晶爐爐體底部設置的抽氣孔排出，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，進而避免最后生產出來的單晶硅存在二氧化硅的雜質顆粒，能夠大大提高單晶硅的純度，使其達到生產要求。將鍋壁設置成整體式結構，可以減少二氧化硅顆粒對石墨坩堝的沖刷，能夠大大延長石墨坩堝的使用壽命。適合在單晶生產設備領域推廣應用。
文檔編號C30B15/10GK202688508SQ20122032603
公開日2013年1月23日 申請日期2012年7月6日 優先權日2012年7月6日
發明者陳五奎, 耿榮軍, 李軍, 徐文州, 馮加保 申請人:樂山新天源太陽能科技有限公司