[发明专利]用于铸造近净形(NNS)硅锭的坩埚

说明书

一种坩埚包括外部元件和内部元件。外部元件具有第一部分和第二部分，所述第一部分在所述坩埚的底端处是水平的，而所述第二部分以相对于竖直轴线的第一锐角从所述坩埚的所述底端径向向外上升至所述坩埚的顶端。内部元件包括圆锥体与圆柱体，所述圆柱体在所述圆锥体的基底。所述圆锥体以相对于竖直轴线的第二锐角从所述坩埚的所述顶端径向向外下降至所述坩埚的所述底端。所述内部元件包括：所述圆柱体的基底部分，其利用密封剂附接到所述外部元件的所述第一部分，以在所述外部元件的内部和所述内部元件的外部之间形成中空模具。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年5月24日提交的美国专利申请No.15/988,126的优先权。以上引用的申请的全部公开内容通过引用合并于此。

技术领域

本公开总体上涉及铸造锭，并且更具体地涉及用于铸造近净形(NNS)硅锭的坩埚。

背景技术

这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景的目的。当前指定的发明人的工作在其在此背景技术部分以及在提交申请时不能确定为现有技术的说明的各方面中描述的范围内既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。

用于处理半导体晶片和制造半导体器件的主要设备的关键室部件是使用多晶硅材料制造的。大多数室部件具有环形和圆形板的形状。方形石英坩埚用于铸造多晶硅(Mc-Si)。由方形Mc-Si锭生产最终室部件需要几个额外的处理步骤。这些用于制造室零件的标准方法由于多个处理步骤、处理过程中涉及的时间以及成型过程中浪费的材料而成本很高。

发明内容

一种用于形成锭的坩埚包括：具有圆锥形内壁和圆锥形外壁的中空模具。所述中空模具被构造成容纳包含硅、碳化硅或非氧化物陶瓷的固体材料，所述固体材料被熔化并冷却以形成所述锭。所述中空模具的所述圆锥形内壁以相对于竖直轴线的锐角从所述中空模具的顶端径向向外下降至所述中空模具的底端。所述中空模具的所述圆锥形外壁以相对于竖直轴线的锐角从所述中空模具的所述底端径向向外上升到所述中空模具的顶端。所述锐角防止所述锭开裂。

在其他特征中，所述锐角大于零且小于或等于15度。

在其他特征中，所述圆锥形内壁和所述圆锥形外壁由石英制成；以及所述圆锥形外壁的内部和所述圆锥形内壁的外部涂覆有氮化硅。

在其他特征中，所述锭长600mm。

在其他特征中，所述固体材料还包含掺杂剂。

在其他特征中，所述坩埚还包括：至少一个加热器，其设置在所述圆锥形外壁的周围，以加热装载在所述中空模具中在所述中空模具的所述圆锥形内壁和所述圆锥形外壁之间的所述固体材料的块，所述坩埚还包括：冷却装置，其设置在所述中空模具的所述底端附近，以冷却通过加热所述固体材料的所述块而在所述中空模具中在所述中空模具的所述圆锥形内壁和所述圆锥形外壁之间形成的熔融液体。所述坩埚还包括：与所述中空模具相关联的至少一个温度传感器，以感测所述中空模具的内容物的温度。所述坩埚还包括：控制器，其基于感测到的所述温度控制所述至少一个加热器和所述冷却装置，以由所述中空模具中的所述熔融液体形成所述锭。

在还有的其他特征中，一种坩埚包括外部元件和内部元件。外部元件具有第一部分和第二部分，所述第一部分在所述坩埚的底端处是水平的，而所述第二部分以相对于竖直轴线的第一锐角从所述坩埚的所述底端径向向外上升至所述坩埚的顶端。内部元件包括圆锥体与圆柱体，所述圆柱体在所述圆锥体的基底。所述圆锥体以相对于竖直轴线的第二锐角从所述坩埚的所述顶端径向向外下降至所述坩埚的所述底端。所述内部元件包括：所述圆柱体的基底部分，其利用密封剂附接到所述外部元件的所述第一部分，以在所述外部元件的内部和所述内部元件的外部之间形成中空模具。

在其他特征中，所述中空模具被构造成容纳包含硅、碳化硅或非氧化物陶瓷的固体材料，所述固体材料被熔化并冷却以形成锭。