[发明专利]单晶硅生长用石英坩埚外埚体及其制备方法

权利要求书

1.一种单晶硅生长用石英坩埚外埚体和内筒体，所述石英坩埚外埚体为开口向上的石英烧结一体件；其特征在于：所述坩埚外埚体（1）包括外筒部（11）、埚底部（12）和设置在埚底部（12）上的承载部（13）；所述外筒部（11）的底部与埚底部（12）的顶部相互连接；所述承载部（13）位于埚底部（12）的顶部边沿下方的内侧壁上，埚底部（12）的内侧壁的位于承载部（13）上方的部分即为埚底部（12）的内侧壁的上部，埚底部（12）的内侧壁的位于承载部（13）下方的部分即为埚底部（12）的内侧壁的下部；所述承载部（13）具有1个环状结合部（13-1）和0至2个侧壁（13-2）；所述埚底部（12）的内、外表面均呈球面状；所述坩埚内筒体（2）是上下贯通的圆筒体，坩埚内筒体（2）由碳纤维烧结筒（21）和围绕碳纤维烧结筒（21）设置的石英烧结材料构成；所述的石英烧结材料为覆盖在碳纤维烧结筒（21）上的由石英粉经烧结而成的一体件，也即坩埚内筒体（2）的内外侧表面均为石英烧结材料；所述碳纤维烧结筒（21）是由碳纤维编织成的织物绕成的圆筒状物体在充满氮气的状态或真空状态下烧结而成的上下贯通的筒状烧结物，并且碳纤维烧结筒（21）的侧壁上设有液流孔（21-1）和石英孔（21-2）；所述坩埚内筒体（2）的侧壁上设有中心轴线与液流孔（21-1）重叠的物料通过孔（26），物料通过孔（26）是由石英烧结材料围成的圆形贯通孔；

制备所述内筒体包括以下步骤：

第一步，使预制的用于制备坩埚内筒体（2）的钢模以70转/分钟的速度进行转动，然后倒入石英粉，钢模转动使得石英粉通过离心作用附着在模具的内壁上，在钢模的转动中再用刮板将附着在模具内侧壁上的石英粉进行均匀性的压刮，从而形成5mm厚的石英粉外层；将碳纤维烧结筒（21）以倒置方式放入钢模中，也即使碳纤维烧结筒（21）的底部朝向上方，并使碳纤维烧结筒（21）的外表面与石英粉外层的内表面相贴；放置好碳纤维烧结筒（21）后，继续向转动的钢模内添加石英粉，再用刮板把石英粉均匀地刮到碳纤维烧结筒（21）的内表面和底部表面上，以及刮到碳纤维烧结筒（21）的石英孔（21-2）和液流孔（21-1）中；钢模转动使得石英粉通过离心作用附着在碳纤维烧结筒（21）的内壁上，同时部分石英粉在离心力的作用下穿过碳纤维烧结筒（21）的液流孔（21-1）和石英孔（21-2）并填充于碳纤维烧结筒（21）的外表面与石英粉外层的内表面之间的间隙；当碳纤维烧结筒（21）的内、外及底部表面均附着5mm厚的石英粉层，且石英粉充满碳纤维烧结筒（21）的外表面与石英粉外层的内表面之间的间隙及碳纤维烧结筒（21）的各石英孔（21-2）及液流孔（21-1）后，则在钢模内形成了内筒体坯体；然后将该转动的钢模推入高温炉；

第二步，用电弧加温方式对形成内筒体坯体的石英粉进行加热烧结，烧结温度为1750℃，烧结好后拉出钢模并停止转动，待冷却到室温后即得到复合坯体；

第三步，取出制备好的复合坯体并在高度上对底部进行切割，切割的尺寸和位置与碳纤维烧结筒（21）的尺寸相对应，且切割后留下5mm厚的石英底部（24），并且复合坯体底部表面和顶部表面均为圆环形平面；

第四步，在复合坯体的距离碳纤维烧结筒（21）底部的设置液流孔（21-1）的各个部位打出与液流孔（21-1）具有同轴线的物料通过孔（26），至此制成坩埚内筒体（2）；

或者，制备所述内筒体包括以下步骤：

第一步，首先将制备好的碳纤维烧结筒（21）以倒置方式放置于预制的用于制备坩埚内筒体的钢模的球面状底部的内侧壁上，也即使碳纤维烧结筒（21）的底部朝向上方，并使碳纤维烧结筒（21）的外侧表面与预制钢模的内表面间隔5mm距离；然后使预制钢模以70转/分钟的速度进行转动；再倒入石英粉，钢模转动过程中，用刮板将石英粉刮至碳纤维烧结筒（21）的内侧壁上，钢模转动使得碳纤维烧结筒（21）的内侧壁上的石英粉通过离心作用穿过石英孔（21-2）和液流孔（21-1）并填充于碳纤维烧结筒（21）的外侧表面与预制钢模内侧表面之间的区域；待石英粉填充满碳纤维烧结筒（21）的外侧表面与预制钢模内侧表面之间的区域，并充满碳纤维烧结筒（21）的石英孔（21-2）和液流孔（21-1）后，再次倒入石英粉，并用刮板将石英粉刮至碳纤维烧结筒的内侧壁和底部表面上；待碳纤维烧结筒（21）的内侧壁和底部表面附着5mm厚的石英粉层后，则在预制钢模内形成了内筒体坯体；然后将附有该内筒体坯体的转动的钢模推入高温炉；

第二步，用电弧加温方式对形成内筒体坯体的石英粉进行加热烧结，烧结温度为1750℃，烧结好后拉出钢模并停止转动，待冷却到室温后即得到复合坯体；

第三步，取出制备好的复合坯体并在高度上对底部进行切割，切割的尺寸和位置与碳纤维烧结筒（21）的尺寸相对应，且切割后留下5mm厚的石英底部（24），并且复合坯体底部表面和顶部表面均为圆环形平面；

第四步，在复合坯体的距离碳纤维烧结筒（21）底部的设置液流孔（21-1）的各个部位打出与液流孔（21-1）具有同轴线的物料通过孔（26），至此制成坩埚内筒体（2）。