[发明专利]一种三瓣石墨坩埚单晶炉

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体生长设备领域，尤其涉及一种三瓣石墨坩埚单晶炉。

背景技术

现有CZ直拉单晶硅工艺，坩埚内硅熔体的轴向、径向温度梯度以及熔体本身的温度波动对单晶的质量有决定性的作用。单晶炉热场主要有石墨加热器、旋转的石墨坩埚以及外保温装置构成。石墨电阻加热器主要靠辐射加热坩埚，然后再熔化石英坩埚内的硅料。但石墨坩埚之间的拼缝是径向的，这样的拼缝，当使用一段时间后，拼缝不严密，拼缝间隙处热辐射容易射入，直接给石英坩埚加热，此处的温度会比较高，石英坩埚内受热不均匀，造成单晶旋转性缺陷，影响晶体品质。

中国专利公告号CN201317827Y，公告日2009年9月30日，公告了一种直拉单晶炉用石墨坩埚，包括石墨坩埚本体，所述石墨坩埚本体包括三瓣块体，石墨坩埚内壁的三瓣块体的接口处的弯曲部为“R”部，其特征在于：所述石墨纸覆盖于三瓣接口处“R”部的位置。所述石墨纸的面积大于接口处“R”部；所述石墨纸的面积与石墨坩埚的大小相匹配。本实用新型延长三瓣埚的使用寿命20%以上；增加单晶硅产量2%以上，因避免了在生产过程中三瓣埚开裂而使单晶生长终止现象的发生；具有操作简单、改装方便、成本低廉的优点。

中国专利公告号CN201305646Y，公告日2009年9月9日，公告了一种熔融单晶硅炉装置，尤其是涉及圆筒式石墨加热器，多层保温装置，按圆柱体形多晶硅结晶特性，自动调节产品结晶过程，并且节能的一种单晶炉热场装置，包括外壳、坩埚、电极、驱动装置，外壳为圆管形，外壳内设有碳纤维保温棉，紧贴碳纤维保温棉设一保温筒，保温筒内设一石墨加热器，石墨加热器内设一三瓣坩埚，三瓣坩埚中放置一石英坩埚，单晶硅置于石英坩埚内，石墨加热器通电后加热，高温下单晶硅在石英坩埚内结晶并上拉，坩埚体在电机作用下配合其下移，达到多层保温、均匀结晶的目的。

中国专利公告号CN201411508Y，公告日2010年2月24日，公告了一种直拉单晶炉，由晶体提升电机、坩埚转动电机、炉壳、石英坩埚、石墨坩埚、加热器、保温层、导流管、掺杂托盘、坩埚托盘组成，所述的坩埚转动电机的上部设置坩埚托盘，坩埚托盘上面设置石墨坩埚，石墨坩埚的里面设置石英坩埚，石英坩埚的里面放置熔化物，石墨坩埚的外面设置加热器，加热器的外面设置保温层，保温层的外面设置炉壳，炉壳的下端设置坩埚转动电机，炉壳的上端设置晶体提升电机，坩埚转动电机、晶体提升电机均设置在炉壳的外部，晶体从熔化物中生长出后，由晶体提升电机缓慢向上提升。

但以上这些装置的石墨坩埚之间的拼缝是径向的，这样的拼缝，当使用一段时间后，拼缝不严密，拼缝间隙处热辐射容易射入，直接给石英坩埚加热，此处的温度会比较高，石英坩埚内受热不均匀，造成单晶旋转性缺陷，影响晶体品质。

发明内容

本发明的目的在于提出一种使石英坩埚受热更均匀的三瓣石墨坩埚单晶炉，解决了现有石墨坩埚之间的拼缝是径向的，这样的拼缝不严密时，拼缝间隙处热辐射容易射入，直接给石英坩埚加热，使石英坩埚内受热不均匀，造成单晶旋转性缺陷，影响晶体品质的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种三瓣石墨坩埚单晶炉，包括炉壳、保温层、石英坩埚、石墨坩埚、加热器和保温桶，石墨坩埚的里面设置石英坩埚，石墨坩埚的外面设置加热器，加热器的外面设置保温层，所述石墨坩埚三瓣侧壁间拼缝与径向成40度-50度斜角。现有石墨坩埚之间的拼缝是径向的，这样的拼缝，当使用一段时间后，拼缝不严密，拼缝间隙处热辐射容易射入，直接给石英坩埚加热，石英坩埚内受热不均匀，造成单晶旋转性缺陷，影响晶体品质，该发明石墨坩埚三瓣侧壁间拼缝与径向成40度-50度斜角，热辐射无法从拼缝间隙直射入，石英坩埚内受热更均匀，使产生晶体旋转性缺陷少，晶体品质更优，且石墨易碎，石墨坩埚三瓣侧壁间拼缝与径向斜角不宜过大，斜角过小则不能阻止热辐射从拼缝间隙直射入，使石英坩埚内受热不均匀，所以选取40度-50度斜角。

作为优选，所述石墨坩埚埚底相邻两瓣间拼缝为一段圆弧，圆弧一端相交于坩埚中心，另一端与坩埚侧壁相连，埚底三瓣间拼缝成风车状，石墨坩埚三瓣侧壁间拼缝由石墨坩埚埚底三瓣间拼缝顺延而成。石墨坩埚埚底相邻两瓣间拼缝为一段圆弧，圆弧一端相交于坩埚中心，另一端与坩埚侧壁相连，埚底三瓣间拼缝成风车状，石墨坩埚三瓣侧壁间拼缝由石墨坩埚埚底三瓣间拼缝顺延而成，使石墨坩埚三瓣侧壁间接口与埚底三瓣间接口更为圆滑，不易磨损，使用寿命长。