方便石英坩埚分离、预防渗漏的晶体生长多层复合式坩埚的制作方法

allin2026-03-02  18


本技术涉及硅、锗、砷化镓、磷化铟、碳化硅、氮化镓等半导体晶体或太阳能光伏单晶生长领域,特别涉及一种方便石英坩埚分离、预防渗漏的晶体生长多层复合式坩埚。


背景技术:

1、现有硅、锗、砷化镓、磷化铟、碳化硅、氮化镓等半导体晶体生长技术及太阳能光伏晶体生长技术,需要将硅、锗、砷化镓、磷化铟、碳化硅、氮化镓等半导体晶体生长及太阳能光伏晶体生长所使用原材料在热场(如图1)高温条件下进行熔化,为了盛放硅、锗、砷化镓、磷化铟、碳化硅、氮化镓等半导体晶体生长及太阳能光伏晶体生长所使用原材料的高温熔体,采用了高纯石英制成的石英坩埚(1)和高纯石墨材料、固体保温毡材料、碳纤维复合材料、碳化硅材料、碳化硅复合材料、氮化硅材料等材料制成的开口坩埚(2)组合(如图2),也可采用高纯石英制成的石英坩埚(1)和高纯石墨材料、固体保温毡材料、碳纤维复合材料、碳化硅材料、碳化硅复合材料、氮化硅材料等材料制成的整体坩埚(3)组合(如图3)。

2、晶体生长过程中,石英坩埚(1)的外表面与开口坩埚(2)内表面直接接触(如图2),或者与整体坩埚(3)内表面直接接触(如图3),目前工艺主要采用石英坩埚(1)和开口坩埚(2)组合(如图2)。

3、硅、锗、砷化镓、磷化铟、碳化硅、氮化镓等半导体晶体生长及太阳能光伏晶体生长所使用原材料在高温熔化后以及晶体生长过程中,石英坩埚(1)在1200℃-1800℃软化,石英坩埚(1)软化后受到半导体原材料高温熔体的压力作用发生形变,排出石英坩埚(1)外表面与开口坩埚(2),或者与整体坩埚(3)内表面之间间隙中的氩气、氮气等气体,石英坩埚(1)进步与开口坩埚(2),或者与整体坩埚(3)紧密配合,增强了石英坩埚(1)外表面与开口坩埚(2),或者与整体坩埚(3)内表面之间的摩擦作用力;

4、半导体晶体生长及太阳能光伏晶体生长循环过程结束后,为了降低成本,需要将石英坩埚(1)与开口坩埚(2)整体坩埚(3)进行分离,将开口坩埚(2)或者整体坩埚(3)进行回收多次重复使用,由于石英坩埚(1)变形以及外表面与开口坩埚(2),或者与的整体坩埚(3)内表面之间的摩擦作用力,阻碍了石英坩埚(1)与开口坩埚(2),或者整体坩埚(3)的分离,目前工艺条件下的实际生产过程中,采用了合金榔头或者机械切割方式将石英坩埚(1)进行破碎或者切割成若干碎片,进而实现了石英坩埚(1)与开口坩埚(2),或者与整体坩埚(3)的分离,在采用了合金榔头或者机械切割方式将石英坩埚(1)进行破碎或者切割成若干碎片的过程中,由于合金榔头破碎石英坩埚(1)的冲击力作用,破坏了开口坩埚(2),或者整体坩埚(3)的石墨微观结构或破断了碳纤维丝,对开口坩埚(2),或者整体坩埚(3)造成损伤和金属污染,降低了开口坩埚(2),或者整体坩埚(3)的使用寿命,增加了使用成本;

5、现有的开口坩埚(2),为了降低开口坩埚(2)的制造难度和成本,便于将石英坩埚(1)分离,在开口坩埚(2)设计时预留了开口结构(21),该开口结构(21)与埚底(22)装配,在半导体晶体生长及太阳能光伏晶体生长过程中,该开口结构(2-1)容易引起石英坩埚(1)发生形变并破裂,或者半导体晶体生长及太阳能光伏晶体掉落等原因造成石英坩埚(1)破裂,或者其它原因导致的石英坩埚(1)破裂,引起半导体原材料高温熔体发生渗漏,石英坩埚(1)渗漏的半导体原材料高温熔体沿着开口结构(21)与埚底(22)装配间隙继续渗漏,造成重大生产事故。


技术实现思路

1、本实用新型的目的在于,针对上述不足之处提供一种方便石英坩埚分离、预防渗漏的晶体生长多层复合式坩埚,解决了现有技术中石英坩埚(1)、开口坩埚(2)或者整体坩埚(3)不便于分离的问题,同时解决了石英坩埚(1)、开口坩埚(2)或者整体坩埚(3)分离过程中容易对开口坩埚(2)或者整体坩埚(3)造成损伤的问题。

2、本实用新型是通过下述方案来实现的:

3、一种方便石英坩埚分离、预防渗漏的晶体生长多层复合式坩埚,至少包括但不限于石英坩埚、夹层坩埚和底层坩埚;所述夹层坩埚设置在石英坩埚和底层坩埚之间,所述夹层坩埚至少包括2段或2瓣拼接结构。

4、基于上述一种方便石英坩埚分离、预防渗漏的晶体生长多层复合式坩埚的结构,所述拼接结构沿石英坩埚的经线或纬线方向拼接形成与所述石英坩埚相匹配的结构。

5、基于上述一种方便石英坩埚分离、预防渗漏的晶体生长多层复合式坩埚的结构,所述底层坩埚为拼接结构、整体结构或带开口结构的支撑结构。

6、基于上述一种方便石英坩埚分离、预防渗漏的晶体生长多层复合式坩埚的结构,当底层坩埚为拼接结构时,所述底层坩埚至少包括2段拼接结构。

7、基于上述一种方便石英坩埚分离、预防渗漏的晶体生长多层复合式坩埚的结构,所述底层坩埚具体可以包括直支撑件、底层支撑件和过渡连接件;所述过渡连接件设置在竖直支撑件和底部支撑件之间,所述竖直支撑件设置在过渡连接件上部,所述底部支撑件的端部与过渡连接件连接;所述竖直支撑件、底层支撑件和过渡连接件拼接形成能够容置夹层坩埚的开口腔体。

8、基于上述一种方便石英坩埚分离、预防渗漏的晶体生长多层复合式坩埚的结构,当底层坩埚为整体结构时,所述底层坩埚为与夹层坩埚形态相匹配的整体开口结构,所述底层支撑件为整面结构,其上无开口结构。

9、基于上述一种方便石英坩埚分离、预防渗漏的晶体生长多层复合式坩埚的结构,所述夹层坩埚由高纯石墨材料、固体保温毡材料、碳纤维复合材料、碳化硅材料、氮化硅材料中的一种或多种材料组合制备而成。

10、基于上述一种方便石英坩埚分离、预防渗漏的晶体生长多层复合式坩埚的结构,所述底层坩埚由高纯石墨材料、固体保温毡材料、碳纤维复合材料、碳化硅材料、氮化硅材料中的一种或多种材料组合制备而成。

11、基于上述一种方便石英坩埚分离、预防渗漏的晶体生长多层复合式坩埚的结构,所述夹层坩埚的厚度为1~30mm;拼接完成后底部无开口结构,所述夹层坩埚整体结构呈类半球结构。

12、基于上述一种方便石英坩埚分离、预防渗漏的晶体生长多层复合式坩埚的结构,所述底层坩埚的厚度为5~50mm,装配完成后的底层坩埚呈类半球结构。

13、综上所述,由于采用了上述技术方案,本实用新型的有益效果是:

14、1、本方案中将夹层坩埚设置为多段式或多瓣式拼接结构,与现有技术中制成的开口坩埚相比,能够快速的与其上层的石英坩埚进行分离,减少分离时间,同时不需要采用的合金榔头或者机械切割方式将高纯石英制成的石英坩埚进行破碎或者切割成若干碎片,提升高纯石墨材料、固体保温毡材料、碳纤维复合材料、碳化硅材料、碳化硅复合材料、氮化硅材料等材料制成的开口坩埚(3),或者高纯石墨材料、固体保温毡材料、碳纤维复合材料、碳化硅材料、碳化硅复合材料、氮化硅材料等材料制成的整体坩埚(3)使用寿命,降低单次使用成本。

15、2、本方案中,将石英坩埚放置在多段或多瓣拼接的夹层坩埚,然后上述将整体结构放置在带开口结构的底层坩埚中,形成第一种多层复合式结构坩埚;将石英坩埚放置在多段或多瓣拼接的夹层坩埚,然后上述将整体结构放置在整体结构的底层坩埚中,形成第二种多层复合式结构坩埚;将石英坩埚放置在多段或多瓣拼接的夹层坩埚,然后上述将整体结构放置在拼接结构的底层坩埚中,形成第三种多层复合式结构坩埚;每一种多层复合式结构坩埚均能够实现石英坩埚快速分离,同时预防渗漏或杜绝渗漏。

16、附图说明

17、图1为半导体晶体生长及太阳能光伏晶体生长所使用热场;

18、图2~图3为现有技术的示意图;

19、图4为第一种多层复合式结构坩埚示意图;

20、图5为第二种多层复合式结构坩埚示意图;

21、图6为第三种多层复合式结构坩埚示意图;


技术特征:

1.一种方便石英坩埚分离、预防渗漏的晶体生长多层复合式坩埚,其特征在于,至少包括但不限于石英坩埚、夹层坩埚和底层坩埚;所述夹层坩埚设置在石英坩埚和底层坩埚之间,所述夹层坩埚至少包括2段或2瓣拼接结构。

2.如权利要求1所述的一种方便石英坩埚分离、预防渗漏的晶体生长多层复合式坩埚,其特征在于:所述拼接结构沿石英坩埚的经线或纬线方向拼接形成与所述石英坩埚相匹配的结构。

3.如权利要求2所述的一种方便石英坩埚分离、预防渗漏的晶体生长多层复合式坩埚,其特征在于:所述底层坩埚为拼接结构、整体结构或带开口结构的支撑结构。

4.如权利要求3所述的一种方便石英坩埚分离、预防渗漏的晶体生长多层复合式坩埚,其特征在于:当底层坩埚为拼接结构时,所述底层坩埚至少包括2段拼接结构。

5.如权利要求4所述的一种方便石英坩埚分离、预防渗漏的晶体生长多层复合式坩埚,其特征在于:所述底层坩埚具体包括直支撑件、底层支撑件和过渡连接件;所述过渡连接件设置在竖直支撑件和底部支撑件之间,所述竖直支撑件设置在过渡连接件上部,所述底部支撑件的端部与过渡连接件连接;所述竖直支撑件、底层支撑件和过渡连接件拼接形成能够容置夹层坩埚的开口腔体。

6.如权利要求3所述的一种方便石英坩埚分离、预防渗漏的晶体生长多层复合式坩埚,其特征在于:当底层坩埚为整体结构时,所述底层坩埚为与夹层坩埚形态相匹配的整体开口结构,底层坩埚底部为整面结构,其上无开口结构。

7.如权利要求1~6任一所述的一种方便石英坩埚分离、预防渗漏的晶体生长多层复合式坩埚,其特征在于:所述夹层坩埚由高纯石墨材料、固体保温毡材料、碳纤维复合材料、碳化硅材料、氮化硅材料中的一种或多种材料组合制备而成。

8.如权利要求1~6任一所述的一种方便石英坩埚分离、预防渗漏的晶体生长多层复合式坩埚,其特征在于:所述底层坩埚由高纯石墨材料、固体保温毡材料、碳纤维复合材料、碳化硅材料、氮化硅材料中的一种或多种材料组合制备而成。

9.如权利要求1~6任一所述的一种方便石英坩埚分离、预防渗漏的晶体生长多层复合式坩埚,其特征在于:所述夹层坩埚的厚度为1~30mm;拼接完成后底部无开口结构,所述夹层坩埚整体结构呈类半球结构。

10.如权利要求6所述的一种方便石英坩埚分离、预防渗漏的晶体生长多层复合式坩埚,其特征在于:所述底层坩埚的厚度为5~50mm,装配完成后的底层坩埚呈类半球结构。


技术总结
本技术公开了一种方便石英坩埚分离、预防渗漏的晶体生长多层复合式坩埚,至少包括但不限于石英坩埚、夹层坩埚和底层坩埚;所述夹层坩埚设置在石英坩埚和底层坩埚之间,所述夹层坩埚至少包括2段或2瓣拼接结构;本方案中将夹层坩埚设置为多段式结构,与现有技术中制成的开口坩埚相比,能够快速的与其上层的石英坩埚进行分离,减少分离时间,同时不需要采用的合金榔头或者机械切割方式将石英坩埚进行破碎或者切割成若干碎片,提升开口坩埚,或者整体坩埚使用寿命,降低单次使用成本。

技术研发人员:李力黎
受保护的技术使用者:四川赢碳科技有限公司
技术研发日:20240227
技术公布日:2024/10/31
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