[实用新型]一种制作坩埚用金属模具

说明书

技术领域

本实用新型为一种坩埚用金属模具，特别涉及一种制作石英坩埚用金属模具，属高温熔炼模具技术领域。

背景技术

用电弧法制的半透明石英坩埚是拉制大直径单晶硅，发展大规模集成电路必不可少的基础材料，是作为太阳能、半导体行业切克拉斯基法(cz)拉制单晶硅必不可少的容器。石英坩埚的质量直接影响到半导体材料的纯度和成本。在制作石英坩埚时，必须保持坩埚模具内腔为真空状态，由于石英砂(sio2)在高温下融化产生很多气体，如果真空度不够，气体在熔制坩埚时不能完全排出，在高倍显微镜观察下被制作的整个坩埚壁会有好多的微小气泡，由于坩埚壁的气泡很多，在拉制单晶时温度很高的情况下气泡会产生膨胀破裂，造成坩埚气泡破裂后的气体和杂质混入正在拉制的单晶棒中，使得单晶氧含量高，密度差，纯度受到影响，最终结果是单晶硅片使用寿命不长，转换率不达标。现在制作石英坩埚时，通常采用石墨坩埚模具，在高温熔融状态下易掉渣，使抽真空速度受到影响，也直接影响到石英坩埚的纯度和产品质量；石墨坩埚模具需要冷却水套，结构复杂；且石墨坩埚模具在高温下易损耗，使用寿命短。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对上述现有技术中，石墨坩埚模具在在制作时，在高温熔融状态下易掉渣使抽真空速度受到影响，也直接影响到石英坩埚的纯度和产品质量，且结构复杂、高温下易损耗，使用寿命短的缺陷，提供了一种坩埚用金属模具，可达到高温下结构稳定、不掉渣，内部结构可确保抽真空速度，确保产品质量，组装简单，使用寿命长的目的。

为了实现上述目的本实用新型采取的技术方案是：一种制作坩埚用金属模具，包括外壁和内腔，所述外壁包括侧壁和底部，所述侧壁呈圆柱形，所述内腔的形状与坩埚外形相对应，所述圆柱形侧壁分为侧壁上部、侧壁下部，壁上部比侧壁下部厚，而底部又比侧壁上部厚；所述圆柱形侧壁内，纵向设置有抽真空大孔，所述抽真空大孔的上端为盲孔，抽真空大孔的下端与坩埚用金属模具侧壁底部外相通，并在金属模具侧壁底部成圆周形排列；圆柱形侧壁内，横向设置有抽真空小孔A，抽真空小孔A一端与内腔相通，另一端与抽真空大孔相通，所述坩埚用金属模具底部纵向设置有抽真空小孔B，抽真空小孔B的上端与内腔相通，其下端与坩埚外部相通；所述坩埚用金属模具内径尺寸与所制作的坩埚尺寸相对应，为16-26英寸；所述坩埚用金属模具上部侧壁厚(s)为35-60mm；所述上部侧壁的高度为坩埚用金属模具总高度的60％-90％；所述底部中心厚度(h)为40-80mm；所述抽真空大孔的直径为φ1为7-18mm，所述抽真空小孔A、B的直径φ2、φ3相等，都为3-9mm。

坩埚用金属模具底部比较厚重，是保证其整体不易变形的重要条件；坩埚用金属模具的上部一般易变形，所以上部侧壁比下部侧壁厚，并且只有当上部侧壁的高度为坩埚用金属模具总高度的60％-90％时，才能最有效地防止上部侧壁变形；一般来说，当坩埚用金属模具直径较大时，所选上部侧壁厚度、抽真空大孔的直径和所述抽真空小孔A、B的直径，相对来说要比较大。因为坩埚用金属模具侧壁上部比侧壁下部厚，而其内腔的形状与坩埚外形相对应，所以，坩埚用金属模具侧壁下部的圆柱形直径小于侧壁上部的圆柱形直径，在圆柱形侧壁上部与圆柱形侧壁下部之间形成一个环形台阶，其目的在于装配时，坩埚用金属模具底部易于同底托套合，使坩埚用金属模具安装稳固。

所述坩埚用金属模具内径尺寸为16英寸；所述坩埚用金属模具侧壁上部厚(s)为35mm；所述上部侧壁的高度为坩埚用金属模具总高度的80％；所述底部中心厚度(h)为40mm；所述抽真空大孔的直径φ1为7mm，所述抽真空小孔A、B的直径φ2、φ3相等，都为3mm。

所述坩埚用金属模具内径尺寸为18英寸；所述坩埚用金属模具侧壁上部厚(s)为40mm；所述上部侧壁的高度为坩埚用金属模具总高度的80％；所述底部中心厚度(h)为50mm；所述抽真空大孔的直径φ1为8mm，所述抽真空小孔A、B的直径φ2、φ3相等，都为3.5mm。

所述坩埚用金属模具内径尺寸为20英寸；所述坩埚用金属模具侧壁上部厚(s)为45mm；所述上部侧壁的高度为坩埚用金属模具总高度的80％；所述底部中心厚度(h)为60mm；所述抽真空大孔的直径φ1为10mm，所述抽真空小孔A、B的直径φ2、φ3相等，都为4mm。

所述坩埚用金属模具内径尺寸为22英寸；所述坩埚用金属模具侧壁上部厚(s)为50mm；所述上部侧壁的高度为坩埚用金属模具总高度的80％；所述底部中心厚度(h)为65mm；所述抽真空大孔的直径φ1为12mm，所述抽真空小孔A、B的直径φ2、φ3相等，都为5mm。