[發(fā)明專利]一種提高硅錠利用率和籽晶使用次數(shù)的坩堝及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210022550.4
• 申請日: 2012-02-01
• 公開（公告）號: CN102586856A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡動力
• 申請（專利權(quán)）人: 江西賽維LDK太陽能高科技有限公司
• 主分類號: C30B11/00
• 分類號: C30B11/00;C30B29/06
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;熊永強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及單晶硅鑄錠領(lǐng)域，尤其涉及一種提高硅錠利用率和籽晶使用次數(shù)的坩堝及其制備方法。

背景技術(shù)

目前產(chǎn)業(yè)化的鑄造單晶硅錠主要采用的方法是在坩堝底座鋪墊籽晶，利用未熔化完的單晶塊作為籽晶生長出單晶硅錠。

在坩堝底座鋪墊籽晶后，由于坩堝本體以及在噴涂在坩堝本體表面的氮化硅純度一般為99～99.9％，含有較多雜質(zhì)，在高溫條件下，這些雜質(zhì)通過固態(tài)擴(kuò)散進(jìn)入籽晶中，伴隨晶體生長，沿著未熔化的籽晶方向進(jìn)行生長。這樣籽晶中的雜質(zhì)又通過固態(tài)擴(kuò)散進(jìn)入剛生長出來的晶體中，導(dǎo)致硅錠尾部少子壽命降低，低少子壽命區(qū)域偏長。另外，這部分籽晶與坩堝直接接觸，也會導(dǎo)致籽晶中雜質(zhì)含量增多。當(dāng)回收利用這部分籽晶時，坩堝本體底座以及氮化硅層中的雜質(zhì)通過固態(tài)擴(kuò)散進(jìn)入籽晶中，導(dǎo)致籽晶的少子壽命下降，晶體質(zhì)量下降。當(dāng)再次使用時未熔化的籽晶又一次引入新的雜質(zhì)，導(dǎo)致二次回收籽晶鑄造出來的硅錠低少子壽命區(qū)域更加長，影響硅錠利用率。并且多次使用的籽晶由于受到多次雜質(zhì)污染，晶體質(zhì)量下降，從而導(dǎo)致由籽晶生長出來的新的晶體質(zhì)量更差。從而，未熔化的籽晶的重復(fù)使用次數(shù)也受到影響。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明旨在提供一種提高硅錠利用率和籽晶使用次數(shù)的坩堝及其制備方法。本發(fā)明坩堝可阻擋在高溫階段下，坩堝本體底座和氮化硅層中的雜質(zhì)通過固態(tài)擴(kuò)散進(jìn)入籽晶中，從而降低硅錠尾部低少子壽命區(qū)域長度。同時，未熔化的籽晶也可以進(jìn)行重復(fù)利用。

一方面，本發(fā)明提供一種提高硅錠利用率和籽晶使用次數(shù)的坩堝，包括本體、氮化硅層和隔離層，本體包括底座及由底座向上延伸的側(cè)壁，底座和側(cè)壁共同圍成一收容空間，氮化硅層附著在朝向收容空間的本體底座和側(cè)壁，隔離層附著于所述氮化硅層之上，朝向收容空間內(nèi)的本體底座。

優(yōu)選地，所述隔離層選自純度為99.90％～99.99％的石英玻璃、氧化硅膜和氮化硅膜中的一種或幾種。更優(yōu)選地，石英玻璃、氧化硅膜和氮化硅膜的純度為99.99％。

金屬在致密的氧化硅膜和氮化硅膜中具有低的擴(kuò)散系數(shù)，因此，通過在坩堝底座氮化硅層與籽晶之間設(shè)置一高純材料的隔離層，可阻礙坩堝本體底座和氮化硅層中的雜質(zhì)擴(kuò)散進(jìn)入籽晶中。高純材料隔離層的設(shè)置，避免了坩堝底座與籽晶的直接接觸，減少了雜質(zhì)對籽晶的污染，進(jìn)而減少了沿籽晶方向生長的晶體中的雜質(zhì)。從而，所鑄成的硅錠的底部由于雜質(zhì)量的減少，低少子壽命區(qū)域降低，硅錠質(zhì)量及利用率得到提高。

同時，籽晶中的雜質(zhì)含量少，可以進(jìn)行多次回收利用，提高籽晶利用率，降低生產(chǎn)成本。

更優(yōu)選地，所述石英玻璃為石英玻璃片或石英玻璃板，其厚度為0.01～10mm。更優(yōu)選地，石英玻璃片或石英玻璃板的厚度為1mm。

優(yōu)選地，所述氧化硅和氮化硅為致密的薄膜，其膜厚度為10nm～10um，致密度為99.0％～99.9％，更優(yōu)選地，氧化硅膜和氮化硅膜的厚度為100nm，致密度為99.9％。

另一方面，本發(fā)明提供了一種提高硅錠利用率和籽晶使用次數(shù)的坩堝的制備方法，包括以下操作步驟：取一噴涂好氮化硅層的石英或陶瓷坩堝，在坩堝本體底座的氮化硅層之上設(shè)置一隔離層。

優(yōu)選地，所述隔離層選自純度為99.90％～99.99％的石英玻璃、氧化硅膜和氮化硅膜中的一種或幾種。更優(yōu)選地，石英玻璃、氧化硅膜和氮化硅膜的純度為99.99％。

優(yōu)選地，所述石英玻璃為石英玻璃片或石英玻璃板，其厚度為0.01～10mm。更優(yōu)選地，石英玻璃片或石英玻璃板的厚度為1mm。

優(yōu)選地，所述氧化硅和氮化硅為一層致密的薄膜，其膜厚度為10nm～10um，致密度為99.0％～99.9％，更優(yōu)選地，氧化硅膜和氮化硅膜的厚度為100nm，致密度為99.9％。

優(yōu)選地，所述氮化硅薄膜采用化學(xué)氣相沉積方法沉積。更優(yōu)選地，氮化硅薄膜采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積方法(PECVD)沉積。

化學(xué)沉積法沉積形成的氮化硅膜，成膜速度快，產(chǎn)量高，沉積出來的膜致密度高。

優(yōu)選地，所述氧化硅薄膜采用在硅片上高溫氧化生長法獲得。

優(yōu)選地，所述隔離層為單層或多層。為得到良好的隔離效果，保護(hù)籽晶免受坩堝本體底座及氮化硅層中雜質(zhì)的污染，高純材料的隔離層可為單層石英片或石英板或氮化硅膜或氧化硅膜；也可為石英片或石英板與氮化硅膜和氧化硅膜的多層組合的復(fù)合隔離層。

本發(fā)明提供的一種提高硅錠利用率和籽晶使用次數(shù)的坩堝及其制備方法，具有以下有益效果：