用于单晶炉的坩埚组件和单晶炉的制作方法

本发明涉及晶体加工设备技术领域，尤其是涉及一种用于单晶炉的坩埚组件和单晶炉。

背景技术：

相关技术中，采用ccz(连续提拉法)生产单晶硅通常采用双层坩埚或石英环将熔料区与长晶区隔开。然而，这种方式仍存在熔料区域长晶区熔汤不够均匀的问题，且易导致杂质击中，影响晶棒的品质。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种用于单晶炉的坩埚组件，所述坩埚组件有利于提升熔汤的均匀性，避免出现杂质击中，且便于保证生产稳定。

本发明还提出一种具有上述坩埚组件的单晶炉。

根据本发明第一方面的用于单晶炉的坩埚组件，包括：第一坩埚，所述第一坩埚内限定出盛放空间，所述盛放空间的顶侧敞开设置；第二坩埚，所述第二坩埚设在所述盛放空间内且与所述第一坩埚共同限定出第一腔室；第三坩埚，所述第三坩埚设在所述第二坩埚内且与所述第二坩埚共同限定出第二腔室，所述第三坩埚内限定出第三腔室，其中，所述第二坩埚上形成有第一连通孔以连通所述第一腔室和所述第二腔室，所述第三坩埚上形成有第二连通孔以连通所述第二腔室和所述第三腔室，所述第一连通孔的孔径为d1，所述第二连通孔的孔径为d2，，d1、d2满足：d1＜d2，所述第一腔室适于构造成下料区，所述第三腔室适于构造成晶体生长区。

根据本发明的用于单晶炉的坩埚组件，通过设置坩埚组件包括第一坩埚、第二坩埚和第三坩埚，并使得第二坩埚与第一坩埚共同限定出的第一腔室适于构造成下料区，第三坩埚内的第三腔室适于构造成晶体生长区，有利于提升第三腔室内熔汤的均匀性，避免出现杂质击中，同时加料过程中液面稳定，有利于保证晶棒稳定生长，便于提升生产出的晶棒的品质；通过设置第一连通孔的孔径小于第二连通孔的孔径，有利于保证晶体成晶率，保证熔体在不同腔室之间流动更加顺畅。

在一些实施例中，所述第一连通孔形成在所述第二坩埚的底部且邻近所述第二坩埚的r角设置，所述第一连通孔为多个，多个第一连通孔包括第一进料孔和第二进料孔，所述第二进料孔位于所述第一进料孔的上方。

在一些实施例中，所述第二连通孔形成在所述第三坩埚的远离所述第一连通孔的一侧。

在一些实施例中，所述第一坩埚包括第一本体，所述第二坩埚包括第二本体，所述第三坩埚包括第三本体，所述第一本体、所述第二本体和所述第三本体均形成为圆筒结构，所述第一本体、所述第二本体和所述第三本体由外向内依次设置且同轴设置，所述第一本体的直径d1、所述第二本体的直径d2和所述第三本体的直径d3满足：dn+1＝dn*xn，其中，n＝1、2，60％≤xn≤80％。

在一些实施例中，所述坩埚组件还包括：第四坩埚，所述第四坩埚设在所述第一腔室内以将所述第一腔室分隔成第一子腔室和第二子腔室，所述第四坩埚上形成有第三连通孔以连通所述第一子腔室和所述第二子腔室，所述第二子腔室通过所述第一连通孔与所述第二腔室连通。

在一些实施例中，所述第三连通孔的孔径为d3，所述d3满足：d3＜d1。

在一些实施例中，所述第三连通孔形成在所述第四坩埚的底部且邻近所述第四坩埚的r角设置，所述第三连通孔为多个，多个所述第三连通孔包括第三进料孔和第四进料孔，所述第四进料孔位于所述第三进料孔的上方。

在一些实施例中，所述第一连通孔形成在所述第二坩埚的远离所述第三连通孔的一侧，所述第二连通孔形成在所述第三坩埚的远离所述第一连通孔的一侧。

在一些实施例中，所述第一坩埚包括第一本体，所述第二坩埚包括第二本体，所述第三坩埚包括第三本体，所述第四坩埚包括第四本体，所述第一本体、所述第二本体、所述第三本体和所述第四本体均形成为圆筒结构，所述第一本体、所述第四本体、所述第二本体和所述第三本体由外向内依次设置且同轴设置，所述第一本体的直径d1、所述第二本体的直径d2、所述第三本体的直径d3和所述第四本体的直径d4满足：d2＝d4*x1、d3＝d2*x2、d4＝d1*x3，其中60％≤x1≤80％、60％≤x2≤80％、60％≤x3≤80％。

在一些实施例中，所述第一坩埚的顶端和所述第二坩埚的顶端齐平设置且均位于所述第三坩埚的顶端上方。

在一些实施例中，所述第一坩埚包括坩埚底壁和坩埚侧壁，所述坩埚侧壁自所述坩埚底壁的边沿向上延伸且与所述坩埚底壁共同限定出所述盛放空间，所述第二坩埚和所述第三坩埚均形成为筒形结构，所述第二坩埚通过第一卡隼结构与所述坩埚底壁限位配合，所述第三坩埚通过第二卡隼结构与所述坩埚底壁限位配合。

在一些实施例中，所述坩埚组件还包括：托盘，所述托盘支撑在所述第一坩埚的底部，所述托盘的顶端位于所述第一坩埚的顶端、所述第二坩埚的顶端和所述第三坩埚的顶端的下方。

在一些实施例中，所述第一坩埚包括坩埚底壁和坩埚侧壁，所述坩埚侧壁自所述坩埚底壁向上延伸且与所述坩埚底壁共同限定出所述盛放空间，所述托盘的顶端适于位于所述盛放空间内液面的上方，且所述托盘超过所述坩埚底壁的部分的高度为所述第一坩埚高度的一半。

根据本发明第二方面的单晶炉，包括：炉体；坩埚组件，所述坩埚组件为根据本发明上述第一方面的用于单晶炉的坩埚组件，所述坩埚组件设在所述炉体内。

根据本发明的单晶炉，通过采用上述的坩埚组件，便于保证晶体成晶率，且保证晶体稳定生长。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的坩埚组件的示意图；

图2是图1中所示的坩埚组件的局部示意图；

图3是根据本发明另一个实施例的坩埚组件的示意图；

图4是图3中所示的坩埚组件的局部示意图；

图5是根据本发明一个实施例的单晶炉的示意图；

图6是根据本发明另一个实施例的单晶炉的示意图。

附图标记：

单晶炉200、炉体101、冷却套102、

坩埚组件100、盛放空间100a、

第一腔室r1、第一子腔室r11、第二子腔室r12、第二腔室r2、第三腔室r3、

下料区ω1、原料下料区ω11、掺杂剂下料区ω12、晶体生长区ω2、

第一坩埚1、第一本体11、坩埚底壁12、坩埚侧壁13、

第二坩埚2、第一连通孔20、第一进料孔20a、第二进料孔20b、第二本体21、

第三坩埚3、第二连通孔30、第三本体31、

第四坩埚4、第三连通孔40、第四本体41、

第一卡隼结构5、第二卡隼结构6、第三卡隼结构7、

托盘8。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。

下面，参考附图描述根据本发明第一方面实施例的用于单晶炉200的坩埚组件100。单晶炉200包括炉体101，坩埚组件100适于设在炉体101内。

如图1和图3所示，坩埚组件100包括第一坩埚1、第二坩埚2和第三坩埚3，第一坩埚1内限定出盛放空间100a，盛放空间100a的顶侧敞开设置，盛放空间100a可以用于盛放半导体或太阳能级材料(例如硅)的熔体，熔体可以通过加热固体原料形成；第二坩埚2设在盛放空间100a内，且第二坩埚2与第一坩埚1共同限定出第一腔室r1，第一腔室r1属于盛放空间100a的一部分，且第一腔室r1可以位于第二坩埚2的外侧；第三坩埚3设在第二坩埚2内，且第三坩埚3与第二坩埚2共同限定出第二腔室r2，第三坩埚3内限定出第三腔室r3，第二腔室r2和第三腔室r3均属于盛放空间100a的一部分，且第二腔室r2可以位于第三腔室r3的外侧。

第二坩埚2上形成有第一连通孔20以连通第一腔室r1和第二腔室r2，则第一腔室r1内的熔体可以通过第一连通孔20流至第二腔室r2，或者第二腔室r2内的熔体可以通过第一连通孔20流至第一腔室r1；第三坩埚3上形成有第二连通孔30以连通第二腔室r2和第三腔室r3，则第二腔室r2内的熔体可以通过第二连通孔30流至第三腔室r3，或者第三腔室r3内的熔体可以通过第二连通孔30流至第二腔室r2。

第一腔室r1适于构造成下料区ω1，第三腔室r3适于构造成晶体生长区ω2，例如在图1的示例中，第一腔室r1和第三腔室r3的顶侧可以均敞开设置；坩埚组件100在使用过程中，将料加入第一腔室r1内，第三腔室r3进行拉晶；由于第一腔室r1熔汤需要通过第二腔室r2才能流至第三腔室r3，第二腔室r2可以适于构造成“熔融区”，使得熔汤具有足够的受热时间，且便于熔化后形成的熔汤提供足够的混合空间，从而有利于提升第三腔室r3内熔汤的均匀性，同时还可以防止未完全熔化的材料直接进入晶体生长区ω2造成杂质击中，便于生产出较高品质的晶棒。而且，通过设置第二腔室r2以将第三腔室r3与第一腔室r1隔开，可以避免加料过程中易使得液面受到扰动，有利于保证加料过程中液面的稳定性，便于实现晶棒稳定生长，保证生产稳定。

其中，第一连通孔20的孔径为d1，第二连通孔30的孔径为d2，d1、d2满足：d1＜d2，则第一连通孔20的孔径较小，例如第一连通孔20的孔径可以小于或等于第一腔室r1内颗粒料的直径，可以避免颗粒料没有熔化就直接进入第二腔室r2，继而进入第三腔室r3造成杂质击中、影响成晶率，从而有利于保证晶体成晶率；第二连通孔30的孔径大于第一连通孔20的孔径，可以避免熔体聚集在第二腔室r2导致熔体滞留，保证熔体流动更加顺畅；而且，在第二腔室r2内原料和掺杂剂均基本完成化料，第二连通孔30的孔径较大，可以避免熔体滞留而引起固液界面振动，影响后续的拉晶工艺。

其中，第一连通孔20和第二连通孔30可以均形成为圆孔；当然，当第一连通孔20和第二连通孔30中的至少一个形成为非圆孔时，第一连通孔20和第二连通孔30中上述至少一个的孔径可以理解为当量直径。

由此，根据本发明实施例的坩埚组件100，通过设置坩埚组件100包括第一坩埚1、第二坩埚2和第三坩埚3，并使得第二坩埚2与第一坩埚1共同限定出的第一腔室r1适于构造成下料区ω1，第三坩埚3内的第三腔室r3适于构造成晶体生长区ω2，有利于提升第三腔室r3内熔汤的均匀性，避免出现杂质击中，同时加料过程中液面稳定，有利于保证晶棒稳定生长，便于提升生产出的晶棒的品质；通过设置第一连通孔20的孔径小于第二连通孔30的孔径，有利于保证晶体成晶率，保证熔体在不同腔室之间流动更加顺畅，以实现熔体的及时补充。

在一些实施例中，如图1-图3所示，第一连通孔20形成在第二坩埚2的底部，且第一连通孔20邻近第二坩埚2的r角设置，例如第一连通孔20可以向上靠近第二坩埚20的r角设置。在颗粒料熔化后，由于坩埚组件100外冷内热，且熔体由外向内、在重力作用下向下流动，则将第一连通孔20邻近第二坩埚2的r角设置，便于熔体顺畅通过第一连通孔20流至第二腔室r2；而且，颗粒料未完全熔化时，颗粒料变小、且在浮力作用下向上浮起，如果将第一连通孔20设在第二坩埚2的上部，可能会使得未完全熔化的颗粒料流至第二腔室r2，继而易造成杂质击中，由此，将第一连通孔20设在第二坩埚2的底部，可以避免未完全熔化的颗粒料进入第三腔室r3影响成晶率。

其中，第二坩埚2的r角可以理解为第二坩埚2的转角处。坩埚的r角的位置已为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。

如图2所示，第一连通孔20为多个，多个第一连通孔20包括第一进料孔20a和第二进料孔20b，第二进料孔20b位于第一进料孔20a的上方，第一进料孔20a可以为主要进料孔，通过在第一进料孔20a的上方增设第二进料孔20b，可以避免第一进料孔20a发生堵塞时，第一腔室r1内的熔体仍可以通过第二进料孔20b流至第二腔室r2，保证熔体流动顺畅。具体而言，由于第一腔室r1适于构造成下料区ω1，则在第一腔室r1加料时，颗粒具有一定下落速度，使得颗粒流向第一腔室r1的底部而堵住第一进料孔20a，此时第一腔室r1仍可以通过第二进料孔20b与第二腔室r2连通，保证坩埚组件100正常运行。

可选地，在第一腔室r1加料时，加料位置可以位于第一腔室r1的某一位置处，第一进料孔20a可以位于第二坩埚2的远离加料位置的一侧。

需要说明的是，“多个”的含义是两个或两个以上；“第二进料孔20b位于第一进料孔20a的上方”仅仅表示第二进料孔20b的水平高度高于第一进料孔20a，可以指第二进料孔20b位于第一进料孔20a的正上方、也可以指第二进料孔20b位于第一进料孔20a的斜上方，换言之，在第二坩埚2的周向上，第一进料孔20a和第二进料孔20b之间的相对位置可以根据实际应用具体设置，则第一进料孔20a设置位置和第二进料孔20b设置位置以第二坩埚2的中心为圆心形成的圆心角的范围可以为0°～360°(包括端点值)。

例如，在图2的示例中，第一连通孔20为三个，第一进料孔20a为两个，第二进料孔20b为一个，且第二进料孔20b位于两个第一进料孔20a的上方，且在第二坩埚2的周向上，第二进料孔20b位于两个第一进料孔20a之间。

在一些实施例中，如图1和图3所示，第二连通孔30形成在第三坩埚3的远离第一连通孔20的一侧，则对于坩埚组件100而言，第一连通孔20和第二连通孔30分别位于坩埚组件100的径向两侧，通过第一连通孔20流至第二腔室r2的熔体需要绕流至第三坩埚3的另一侧，才能通过第二连通孔30流至第三腔室r3。由此，盛放空间100a内的熔体自下料位置流至第三腔室r3需要流经较长路径，可以防止熔体快速流动易引起液面振动，有利于保证液面的稳定性。

例如，在图1的示例中，第一腔室r1和第二腔室r2均形成为环状结构，第二连通孔30形成在第三坩埚3的远离第一连通孔20的径向一侧，则盛放空间100a内的熔体迂回曲折流动，便于保证晶体生长时或加料时液面稳定。

在一些实施例中，如图1所示，第一坩埚1包括第一本体11，第二坩埚2包括第二本体21，第三坩埚3包括第三本体31，第一本体11、第二本体21和第三本体31均形成为圆筒结构，第一本体11、第二本体21和第三本体31由外向内依次设置，且第一本体11、第二本体21和第三本体31同轴设置，则第一本体11的中心轴线、第二本体21的中心轴线和第三本体31的中心轴线重合设置，且第一本体11的中心轴线可以形成为坩埚组件100的中心轴线，第一腔室r1和第二腔室r2可以均形成为环状结构，从而当坩埚组件100在使用时，坩埚组件100可以绕其中心轴线转动，则第一腔室r1绕坩埚组件100的中心轴线转动，第一腔室r1的下料位置可以无需跟随坩埚组件100转动，方便了坩埚组件100的下料设置。

其中，第一本体11的直径d1、第二本体21的直径d2和第三本体31的直径d3满足dn+1＝dn*xn，其中，n＝1、2，60％≤xn≤80％，例如xn可以为60％、或70％、或80％等。

由此，d2＝d1*x1，60％≤x1≤80％，便于保证第一腔室r1具有足够的下料空间，易于实现合适的原料下料量，且便于保证第一腔室r1内的熔体具有足够的流动空间，使得第一腔室r1内的熔体通过第一连通孔20流至第二腔室r2；d3＝d2*x2，60％≤x2≤80％，在保证第三腔室r3满足晶体生长空间需求的前提下，便于保证第二腔室r2具有足够的空间，使得熔体更加均匀，且便于保证第二腔室r2内的熔体具有足够的流动空间，使得第二腔室r2内的熔体通过第二连通孔30流至第三腔室r3。其中，x1和x2可以相等、也可以不等。

例如，在图1的示例中，第一本体11位于第一坩埚1的顶部，第二本体21位于第二坩埚2的顶部，第三本体31位于第三坩埚3的顶部，x1＝x2＝80％，则d2＝d1*80％、d3＝d2*80％。

在一些实施例中，如图3所示，坩埚组件100还包括第四坩埚4，第四坩埚4设在第一腔室r1内以将第一腔室r1分隔成第一子腔室r11和第二子腔室r12，第四坩埚4上形成有第三连通孔40以连通第一子腔室r11和第二子腔室r12，则第一子腔室r11内熔体可以通过第三连通孔40流至第二子腔室r12，或者第二子腔室r12内的熔体可以通过第三连通孔40流至第一子腔室r11。其中，第二子腔室r12通过第一连通孔20与第二腔室r2连通，有利于提升第三腔室r3内熔汤的均匀性，有利于保证加料过程中液面的稳定性，便于实现晶棒径向电阻与轴向电阻的均匀分布，从而保证生产稳定，采用坩埚组件100生产的晶棒具有良好品质。

例如，第一子腔室r11和第二子腔室r12的顶侧均敞开设置，第一子腔室r11位于第四坩埚4的外侧，第二子腔室r12形成在第四坩埚4的内侧。其中，第一子腔室r11适于构造成原料下料区ω11，此时第二子腔室r12用于掺杂剂下料以适于构造成掺杂剂下料区ω12、或者第二子腔室r12不用于掺杂剂下料。

在图3的示例中，第一子腔室r11适于构造成原料下料区ω11，第二子腔室r12适于构造成掺杂剂下料区ω12，第三腔室r3适于构造成晶体生长区ω2，坩埚组件100使用过程中，加料时，原料(例如硅)加入第一子腔室r11内，掺杂剂(例如砷)加入第二子腔室r12内，第三腔室r3进行拉晶；由于第一子腔室r11和第二子腔室r12的熔汤需要通过第二腔室r2才能流至第三腔室r3，第二腔室r2可以适于构造成“搅拌区”，可以为熔化后的原料和掺杂剂提供足够的混合空间，从而有利于提升第三腔室r3内熔汤的均匀性，且具有良好的保温效果，便于生产出较高品质的晶棒。而且，通过设置第二腔室r2以将第三腔室r3与第一子腔室r11和第二子腔室r12隔开，可以避免加料过程中易使得液面受到扰动，有利于保证加料过程中液面的稳定性，便于实现晶棒稳定生长，实现晶棒径向电阻与轴向电阻的均匀分布，保证生产稳定。同时，坩埚组件100在使用时可以绕其中心轴线转动，液面稳定可以避免拉晶过程中固液界面过于突出于晶棒，从而在采用ccz生产过程中，便于进一步有效控制晶棒电阻在轴向和径向上均匀分布，有利于进一步提升晶棒的品质；例如，电子产品中应用的晶圆的电阻须落在一个狭窄的电阻范围内，采用本申请中坩埚组件100生产的晶棒可以满足上述需求，不会造成原料、工时的损失浪费，便于节省成本。

需要说明的是，方向“外”是指远离坩埚组件100的中心轴线的方向，其相反方向被定义为内。

当然，本发明不限于此，在一些实施例中，如图1所示，坩埚组件100包括第一坩埚1、第二坩埚2和第三坩埚3，且坩埚组件100不包括第四坩埚4，此时第一腔室r1还可以用于构造成掺杂剂下料区ω2，则可以在第一腔室r1内添加原料、掺杂杂质，此时第二腔室r2可以构成坩埚组件100的“熔融区”。

在一些实施例中，第一子腔室r11适于构造成原料下料区ω11，第三连通孔的直径为d3，d3满足：d3＜d1，则第一连通孔20的孔径为d1和第二连通孔30的孔径为d2满足：d3＜d1＜d2，则第三连通孔40的孔径较小，例如第三连通孔40的孔径可以小于或等于第一子腔室r11内原料颗粒料的直径，可以避免原料颗粒料没有熔化就直接进入第二子腔室r12，继而进入第三腔室r3造成杂质击中、影响成晶率，从而有利于保证晶体成晶率；第一连通孔20的孔径大于第三连通孔40的孔径，可以避免熔体聚集在第二子腔室r12导致熔体滞留，保证熔体流动更加顺畅。

在一些实施例中，如图3和图4所示，第三连通孔40形成在第四坩埚4的底部，且第三连通孔40邻近第四坩埚4的r角设置，例如第三连通孔40可以向上靠近第四坩埚4的r角设置。在颗粒料熔化后，由于坩埚组件100外冷内热，且熔体由外向内、在重力作用下向下流动，则将第三连通孔40邻近第四坩埚4的r角设置，便于熔体顺畅通过第三连通孔40流至第二子腔室r12；而且，颗粒料未完全熔化时，颗粒料变小、且在浮力作用下向上浮起，如果将第三连通孔40设在第四坩埚4的上部，可能会使得未完全熔化的颗粒料流至第二子腔室r12，继而易造成杂质击中，由此，将第三连通孔40设在第三坩埚4的底部，可以避免未完全熔化的颗粒料进入第三腔室r3影响成晶率。

其中，第四坩埚4的r角可以理解为第四坩埚4的转角处。

如图4所示，第三连通孔40为多个，多个第三连通孔40包括第三进料孔40a和第四进料孔40b，第四进料孔40b位于第三进料孔40a的上方，第三进料孔40a可以为主要进料孔，通过在第三进料孔40a的上方增设第四进料孔40b，可以避免第三进料孔40a发生堵塞时，第一子腔室r11内的熔体仍可以通过第四进料孔40b流至第二子腔室r12，保证熔体流动顺畅。具体而言，由于第一子腔室r11适于构造成原料下料区ω11，则在第一子腔室r11加料时，颗粒具有一定下落速度，使得颗粒流向第一子腔室r11的底部而堵住第三进料孔40a，此时第一子腔室r11仍可以通过第四进料孔40b与第二子腔室r12连通，保证坩埚组件100正常运行。

需要说明的是，“第四进料孔40b位于第三进料孔40a的上方”仅仅表示第四进料孔40b的水平高度高于第三进料孔40a，可以指第四进料孔40b位于第三进料孔40a的正上方、也可以指第四进料孔40b位于第三进料孔40a的斜上方，换言之，在第四坩埚4的周向上，第三进料孔40a和第四进料孔40b之间的相对位置可以根据实际应用具体设置，则第三进料孔40a设置位置和第四进料孔40b设置位置以第二坩埚2的中心为圆心形成的圆心角的范围可以为0°～360°(包括端点值)。

例如，在图4的示例中，第三连通孔40为三个，第三进料孔40a为两个，第四进料孔40b为一个，且第四进料孔40b位于两个第三进料孔40a的上方，且在第二坩埚2的周向上，第四进料孔40b位于两个第三进料孔40a之间。

在一些实施例中，如图3所示，第一连通孔20形成在第二坩埚2的远离第三连通孔40的一侧，第二连通孔30形成在第三坩埚3的远离第一连通孔20的一侧，则对于坩埚组件100而言，第一连通孔20和第二连通孔30分别位于坩埚组件100的径向两侧，第一连通孔20和第三连通孔40分别位于坩埚组件100的径向两侧，则通过第三连通孔40流至第二子腔室r12的熔汤需要流至第二坩埚2的另一侧才能通过第一连通孔20流至第二腔室r2，且通过第一连通孔20流至第二腔室r2的熔汤需要绕流至第三坩埚3的另一侧才能通过第二连通孔30流至第三腔室r3。由此，盛放空间100a内的熔汤自下料位置流至第三腔室r3需要流经较长路径，可以防止熔汤快速流动易引起液面振动，有利于保证液面的稳定性。

例如，在图3的示例中，第一子腔室r11和第二子腔室r12均形成为环状结构，盛放空间100a内的熔体自下料位置迂回曲折流动，便于保证晶体生长时或加料时液面稳定。

在一些实施例中，如图3所示，第一坩埚1包括第一本体11，第二坩埚2包括第二本体21，第三坩埚3包括第三本体31，第四坩埚4包括第四本体41，第一本体11、第二本体21、第三本体31和第四本体41均形成为圆筒结构，第一本体11、第四本体41、第二本体21和第三本体31由外向内依次设置，且第一本体11、第二本体21、第三本体31和第四本体41同轴设置，则第一本体11的中心轴线、第二本体21的中心轴线和第三本体31的中心轴线重合设置，且第一本体11的中心轴线可以形成为坩埚组件100的中心轴线，第一子腔室r11和第二子腔室r12可以均形成为环状结构，从而当坩埚组件100在使用时，坩埚组件100可以绕其中心轴线转动，则第一子腔室r11绕坩埚组件100的中心轴线转动，第一子腔室r11的下料位置可以无需跟随坩埚组件100转动，方便了坩埚组件100的下料设置。

其中，第一本体11的直径d1、第二本体21的直径d2、第三本体31的直径d3和第四本体41的直径d4满足：d2＝d4*x1、d3＝d2*x2、d4＝d1*x3，其中60％≤x1≤80％、60％≤x2≤80％、60％≤x3≤80％。

由此，d4＝d1*x3，60％≤x3≤80％，便于保证第一子腔室r11具有足够的下料空间，易于实现合适的原料下料量，且便于保证第一子腔室r11内的熔体具有足够的流动空间，使得第一子腔室r1内的熔体通过第三连通孔40流至第二子腔室r12；d2＝d4*x1，60％≤x1≤80％，在保证第二子腔室r12具有足够的下料空间，易于实现合适的掺杂剂下料量，且便于保证第二子腔室r12内的熔汤具有足够的流动空间，使得第二子腔室r12内的熔汤通过第一连通孔20流至第二腔室r2；d3＝d2*x2，60％≤x2≤80％，在保证第三腔室r3满足晶体生长空间需求的前提下，便于保证第二腔室r2具有足够的空间，使得原料与掺杂剂形成的熔汤更加均匀，且便于保证第二腔室r2内的熔汤具有足够的流动空间，使得第二腔室r2内的熔汤通过第二连通孔30流至第三腔室r4。其中，x1、x2和x3可以相等、也可以不等，即x1、x2和x3可以满足：x1＝x2＝x3、或x1≠x2＝x3、或x1＝x2≠x3、或x1≠x2≠x3。

例如，在图1的示例中，第一本体11位于第一坩埚1的顶部，第二本体21位于第二坩埚2的顶部，第三本体31位于第三坩埚3的顶部，第四本体41位于第四坩埚4的顶部，x1＝x2＝x3＝80％。

在一些实施例中，如图1和图3所示，第一坩埚1的顶端和第二坩埚2的顶端齐平设置，则第一坩埚1的顶端和第二坩埚2的顶端大致位于同一平面上，且第一坩埚1的顶端和第二坩埚2的顶端均位于第三坩埚3顶端的上方，也就是说，在第一坩埚1、第二坩埚2和第三坩埚3中，第三坩埚3顶端的高度最低。

例如，在图1的示例中，坩埚组件100包括第一坩埚1、第二坩埚2和第三坩埚3，并不包括第四坩埚4，且在第一坩埚1、第二坩埚2和第三坩埚3中，第三坩埚3的顶端的高度最低。又例如，在图3的示例中，坩埚组件100包括第一坩埚1、第二坩埚2、第三坩埚3和第四坩埚4，且在第一坩埚1、第二坩埚2、第三坩埚3和第四坩埚4中，第三坩埚3的顶端的高度最低；其中，第四坩埚4顶端第一坩埚1和第二坩埚2的顶端齐平设置。

当坩埚组件100应用于单晶炉200时，如图5和图6所示，单晶炉200的冷却套102可以设在晶体生长区ω2的正上方，且在垂直于坩埚组件100中心轴线的平面上，冷却套102的正投影位于晶体生长区ω2的正投影范围内，通过设置第三坩埚3顶端的高度相对第二坩埚2顶端的高度较低，便于在第三坩埚3和冷却套102之间设置热屏蔽件，以将冷却套102和第三坩埚3间隔开，避免晶锭生长易受高温熔体产生的热辐射，保证晶锭固化。

在一些实施例中，如图1和图3所示，第一坩埚1包括坩埚底壁12和坩埚侧壁13，坩埚侧壁13自坩埚底壁12的边沿向上延伸，且坩埚侧壁13与坩埚底壁12共同限定出盛放空间100a，第二坩埚2和第三坩埚3均形成为筒形结构，第二坩埚2通过第一卡隼结构5与坩埚底壁12限位配合，第三坩埚3通过第二卡隼结构6与坩埚底壁12限位配合，则便于简化第二坩埚2和第三坩埚3的结构，方便加工，同时方便了第二坩埚2与第一坩埚1、第三坩埚3与第一坩埚1之间的装配，保证坩埚组件100形成为一个稳定整体，避免高埚转造成的损坏与移动，保证坩埚组件100使用可靠。

其中，第一卡隼结构5和第二卡隼结构6的具体结构可以根据实际应用设置，只需保证第二坩埚2与第一坩埚1装配可靠、第三坩埚3与第一坩埚1装配可靠即可。

需要说明的是，在本申请的描述中，“筒形结构”应作广义理解，不限于圆筒形结构，例如可以为多边形筒结构，也不限于横截面积始终不变的筒形结构，例如可以为锥形筒结构。

在图3的示例中，坩埚组件100还包括第四坩埚4，第四坩埚4通过第三卡隼结构7与坩埚底壁12限位配合，便于简化第四坩埚4的结构，方便第四坩埚4与第一坩埚1之间的装配，保证坩埚组件100形成为一个稳定整体。

其中，第三卡隼结构7的具体结构可以根据实际应用设置，只需第四坩埚4与第一坩埚1装配可靠即可。

在一些实施例中，如图1所示，坩埚组件100还包括托盘8，托盘8支撑在第一坩埚1的底部，有利于提升坩埚组件100的承载能力；托盘8的顶端位于第一坩埚1的顶端、第二坩埚2的顶端和第三坩埚3的顶端的下方，即在第一坩埚1、第二坩埚2、第三坩埚3和托盘8中，托盘8顶端的高度位置最低，从而在保证坩埚组件100承载能力的前提下，可以节省托盘8的用材量，降低成本。

可选地，在图1的示例中，托盘8为石墨件。

在一些实施例中，如图1所示，第一坩埚1包括坩埚底壁12和坩埚侧壁13，坩埚侧壁13自坩埚底壁12的边沿向上延伸，且坩埚侧壁13与坩埚底壁12共同限定出盛放空间100a。托盘8的顶端适于位于盛放空间100a内液面的上方，且托盘8向上超过坩埚底壁12的部分的高度为坩埚侧壁13高度的一半，便于保证坩埚组件100稳定承载熔体，避免盛放空间100a内熔体过多而出现洩漏现象。

根据本发明实施例的坩埚组件100的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

根据本发明第二方面实施例的单晶炉200，如图5和图6所示，单晶炉200包括炉体101和坩埚组件100，坩埚组件100为根据本发明上述第一方面实施例的用于单晶炉200的坩埚组件100，坩埚组件100设在炉体101内。

根据本发明实施例的单晶炉200，通过采用上述的坩埚组件100，便于保证晶体成晶率，且保证晶体稳定生长。

下面参考图1-图4以两个具体的实施例详细描述根据本发明实施例的坩埚组件100。值得理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对发明的具体限制。

实施例一

在本实施例中，如图1和图2所示，坩埚组件100包括第一坩埚1、第二坩埚2、第三坩埚3和托盘8。

第一坩埚1包括坩埚底壁12和坩埚侧壁13，坩埚侧壁13自坩埚底壁12的边沿向上延伸，且坩埚侧壁13与坩埚底壁12共同限定出盛放空间100a，盛放空间100a的顶侧敞开设置；托盘8支撑在坩埚底壁12的底壁，第二坩埚2形成为筒形结构，第二坩埚2设在盛放空间100a内，且第二坩埚2通过第一卡隼结构5与坩埚底壁12限定配合，使得第二坩埚2与第一坩埚1共同限定出第一腔室r1；第三坩埚3形成为筒形结构，第三坩埚3设在第二坩埚2内，且第三坩埚3通过第二卡隼结构6与坩埚底壁12限位配合，使得第三坩埚3与第二坩埚2共同限定出第二腔室r2，第三坩埚3内限定出第三腔室r3。由此，第一腔室r1、第二腔室r2均形成为环形结构，第一腔室r1适于构造成下料区ω1，第三腔室r3适于构造成晶体生长区ω2。

第一坩埚1包括第一本体11，第二坩埚2包括第二本体21，第三坩埚3包括第三本体31，第一本体11、第二本体21和第三本体31均形成为圆筒结构，第一本体11、第二本体21和第三本体31由外向内依次设置且同轴设置，第一本体11的直径d1、第二本体21的直径d2和第三本体31的直径d3满足：d2＝d1*80％、d3＝d2*80％。

如图1所示，第一坩埚1的顶端和第二坩埚2的顶端齐平设置且均位于第三坩埚3顶端的上方，托盘8的顶端位于第三坩埚3的顶端的下方，托盘8的顶端适于位于盛放空间100a内液面的上方，且托盘8向上超过坩埚底壁12的部分的高度为坩埚侧壁13高度的一半。

其中，第二坩埚2上形成有第一连通孔20以连通第一腔室r1和第二腔室r2，第三坩埚3上形成有第二连通孔30以连通第二腔室r2和第三腔室r3；第二连通孔30形成在第三坩埚3的远离第一连通孔20的一侧，且第一连通孔20的孔径为d1，第二连通孔30的孔径为d2，d1、d2满足：d1＜d2。

实施例二

如图3和图4所示，本实施例与实施例一的结构大致相同，其中相同的部件采用相同的附图标记，不同之处在于：坩埚组件100还包括第四坩埚4，第四坩埚4设在第一腔室r1内以将第一腔室r1分隔成第一子腔室r11和第二子腔室r12，第四坩埚4上形成有第三连通孔40以连通第一子腔室r11和第二子腔室r12。其中，第一子腔室r11适于构造成原料下料区ω11，第二子腔室r12适于构造成掺杂剂下料区ω12。

第一坩埚1包括第一本体11，第二坩埚2包括第二本体21，第三坩埚3包括第三本体31，第四坩埚4包括第四本体41，第一本体11、第二本体21、第三本体31和第四本体41均形成为圆筒结构，第一本体11、第四本体41、第二本体21和第三本体31由外向内依次设置且同轴设置，第一本体11的直径d1、第二本体21的直径d2、第三本体31的直径d3和第四本体41的直径d4满足：d2＝d4*80％、d3＝d2*80％、d4＝d1*80％。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“高度”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

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