[實(shí)用新型]一種復(fù)合層石英坩堝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920158661.1
• 申請日: 2009-06-10
• 公開（公告）號: CN201527173U
• 公開（公告）日: 2010-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃乃軍;黃潔
• 申請（專利權(quán)）人: 余姚市晶英電弧坩堝有限公司
• 主分類號: F27B14/10
• 分類號: F27B14/10;C30B15/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種石英坩堝，特別是涉及一種復(fù)合層石英坩堝，屬于坩堝爐技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著科技的進(jìn)步，市場對單晶硅的品質(zhì)要求有一個(gè)日漸嚴(yán)格的需求。而拉晶行業(yè)具體細(xì)化到對硅片的品質(zhì)要求上，專注于“成晶率”，“氧含量”，“轉(zhuǎn)化率”和“使用壽命”這些指標(biāo)的提高。對于必須使用的容器——石英坩堝的強(qiáng)度和純度提出了更苛刻的要求。作為大多數(shù)太陽能和半導(dǎo)體電子元件制造的原料——單晶硅，必須在單晶生長爐內(nèi)提煉而成。這種提煉拉升的方法稱之為切克拉斯基法(簡稱CZ法)。把多晶硅投入石英坩堝，通過對石英坩堝的加溫到1450度附近，融化石英坩堝內(nèi)的多晶硅固態(tài)至液態(tài)狀態(tài)，然后用晶種接觸熔融硅，通過抽拉來生長單晶棒。在這種提拉過程中，石英坩堝必須經(jīng)受長時(shí)間的真空環(huán)境，高機(jī)械化學(xué)應(yīng)力和高溫環(huán)境，而不出現(xiàn)明顯的變形，開裂，以及不出現(xiàn)坩堝實(shí)體嚴(yán)重析晶脫落。石英坩堝的質(zhì)量好壞直接影響到所生長的單晶棒的品質(zhì)。

國內(nèi)市場上制作的石英坩堝主要為普通石英坩堝、透明玻璃層(真空層)石英坩堝、高溫沉積層石英坩堝、常溫涂層石英坩堝。普通石英坩堝，由于二氧化硅在高溫下融化產(chǎn)生很多氣體，氣體在熔制坩堝時(shí)不能完全的排出；在高倍顯微鏡觀察下被制作的整個(gè)坩堝壁會有好多的微小氣泡，由于坩堝壁的氣泡很多，在拉制單晶時(shí)溫度很高的情況下氣泡會產(chǎn)生膨脹破裂，造成坩堝氣泡破裂后的氣體和雜質(zhì)混入正在拉制的單晶棒中，使得單晶氧含量高，密度差，純度受到影響，最終結(jié)果是單晶硅片使用壽命不長，轉(zhuǎn)換率不達(dá)標(biāo)；另外，在高溫拉晶時(shí)坩堝強(qiáng)度不夠，容易出現(xiàn)明顯的塑性變形，這種方法只能使用一種石英砂，所以坩堝內(nèi)表面的純度達(dá)不到使用要求。透明玻璃層(真空層)石英坩堝，不能解決坩堝內(nèi)表面的純度要求；高溫沉積層石英坩堝，由于無泡層薄不能完全達(dá)到在拉制單晶過程中，石英坩堝在高溫下、長時(shí)間的抗變形的能力要求；常溫涂層石英坩堝，常溫涂層很薄，不能完全滿足大口徑坩堝在拉制單晶時(shí)對強(qiáng)度的要求。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種復(fù)合層石英坩堝，增大了石英坩堝的抗變形、抗下垂能力，降低了單晶硅棒的氧含量，提高了成晶率的同時(shí)，提高了熱強(qiáng)度和內(nèi)表面的純度，滿足CZ法拉制單晶的需要。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是：一種復(fù)合層石英坩堝，包括本體層，本體層為含二氧化硅99.99％的高純天然石英砂層，厚度為6-8MM，還包括透明玻璃層、高溫沉積層；最外層是二氧化硅本體層，向內(nèi)依次是透明玻璃層、高溫沉積層。

所述透明玻璃層為不含氣體的、含二氧化硅99.99％的高純天然石英砂層，透明玻璃層的厚度為2-6MM。

所述高溫沉積層為含二氧化硅為99.999％以上的超高純天然石英砂層，高溫沉積層的厚度為0.7-2.0MM。

所述一種復(fù)合層石英坩堝還包括外衍層，最外層是外衍層，向內(nèi)依次是二氧化硅本體層，透明玻璃層、高溫沉積層。

所述外衍層為析晶促進(jìn)劑層，析晶促進(jìn)劑層為AL₂O₃和高純石英砂的混合物層，厚度為0.2-0.4MM。

所述一種復(fù)合層石英坩堝還包括常溫涂層，最外層是外衍層，向內(nèi)依次是二氧化硅本體層，透明玻璃層、高溫沉積層、常溫涂層。

所述常溫涂層為硅酸化合物和氮化硅混合體的析晶層，常溫涂層的厚度為0.01-0.03MM。主要成分為硅酸化合物和氮化硅的混合體，例如硅酸鎂，硅酸鈣，硅酸鋇，硅酸鍺的任意一種和氮化硅按照1∶1的比例配合后通過擴(kuò)散法制造的層次。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：