[發明專利]一種抑制熔融硅液面振動的石英坩堝及其制備方法

在審

• 申請號: 201710394434.8
• 申請日: 2017-05-29
• 公開（公告）號: CN107287652A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 向真雄;吳文垚;司繼成
• 申請（專利權）人: 德令哈晶輝石英材料有限公司
• 主分類號: C30B15/10
• 分類號: C30B15/10;C30B29/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及石英坩堝及其制備方法，更具體地，為一種抑制熔融硅液面振動的石英坩堝及其制備方法。

背景技術

直拉法（CZ）是被廣泛用作單晶硅的制造方法，根據CZ法，單晶的籽晶浸入石英坩堝中的熔融硅液表面進行熔接，同時轉動籽晶，再反轉坩堝，籽晶緩慢向上提升，經過引晶、放大、轉肩、等徑生長、收尾等過程，形成的單晶硅錠。

通常情況下，在石英坩堝與高溫熔融硅液會發生如下反應。

SiO₂(固體)+Si→2SiO(氣)。

反應生成的SiO氣體會不斷逸出到熔融硅液表面并會導致液面的振動。

熔融硅液表面發生振動時，會引起拉晶開始時引晶的失敗而中止拉晶，或破壞單晶的連續生長而變成多晶而降低成晶率。

現有技術中都是通過抑制或者降低石英坩堝中的氣泡含量來降低石英坩堝與硅液的反應來保證拉晶的順利進行，并沒有能夠有效地抑制熔體硅液表面的振動。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種抑制熔融硅液面振動的石英坩堝及其制備方法，在坩堝的內表面垂直方向上提供SiO氣體上升的微凹槽通道，使SiO氣體沿坩堝內表面（熔融硅液面四周）逸出而不是從熔融硅液面的中央位置逸出；在坩堝的內表面水平方向上提供抑制熔融硅液面抖動的微凹槽。能夠有效地保證拉晶工序的順利進行，并提高成晶率。

所述的一種抑制熔融硅液面振動的石英坩堝，是以純度為99.999%及以上的天然石英砂或合成石英砂經高溫熔制工藝而成，包含壁部，彎曲部和底部，其特征在于：壁部和彎曲部的內表面在垂直方向和水平方向分布有微凹槽，微凹槽的寬度為0～500μm，微凹槽的深度為0～500μm。

所述的垂直方向微凹槽之間的間隔為5～20mm，所述的平方向微凹槽之間的間隔為0.1～5mm。

所述的微凹槽的橫截面為半圓形、矩形或半橢圓形中的任意一種。

所述的微凹槽形成方法為：在坩堝制備的高溫熔制工藝結束后，用二氧化碳氣體激光器發射激光束對坩堝內表面特定區域加熱使部分區域二氧化硅升華來形成凹槽；或者用鉆石鉆頭在水冷的條件下對表面的特定區域加工形成凹槽；或者用氫氧焰對表面的特定區域局部加熱使部分區域二氧化硅升華來形成凹槽；或者用加熱到高溫的等離子氣體對表面的特定區域加熱形成凹槽。

附圖說明

圖1為本發明中坩堝各部位示意圖。

圖2為本發明中坩堝內表面凹槽局部放大圖。

具體實施例

實施例1。

采用純度為99.999%的天然石英砂高溫熔制工藝形成石英坩堝后，設定坩堝中垂直方向微凹槽之間的間隔為5mm，水平方向微凹槽之間的間隔為0.1mm，以二氧化碳氣體激光束為熱源對所設定的凹槽區域加熱使該區域二氧化硅升華，形成微寬度為500μm、深度為500μm的半圓形的微凹槽，坩堝經后處理清洗后，即得到能夠抑制熔融硅液面振動的石英坩堝。

實施例2。

采用純度為99.999%的天然石英砂高溫熔制工藝形成石英坩堝后，設定坩堝中垂直方向微凹槽之間的間隔為20mm，水平方向微凹槽之間的間隔為5mm，以二氧化碳氣體激光束為熱源對所設定的凹槽區域加熱使該區域二氧化硅升華，形成微寬度為200μm、深度為250μm的半橢圓形的微凹槽，坩堝經后處理清洗后，即得到能夠抑制熔融硅液面振動的石英坩堝。

實施例3。

采用純度為99.999%的合成石英砂高溫熔制工藝形成石英坩堝后，設定坩堝中垂直方向微凹槽之間的間隔為10mm，水平方向微凹槽之間的間隔為3mm，采用鉆石鉆頭在水冷的條件下對所設定的凹槽區進行研磨，形成微寬度為200μm、深度為200μm的矩形的微凹槽，坩堝經后處理清洗后，即得到能夠抑制熔融硅液面振動的石英坩堝。

實施例4。

采用純度為99.999%的合成石英砂高溫熔制工藝形成石英坩堝后，設定坩堝中垂直方向微凹槽之間的間隔為15mm，水平方向微凹槽之間的間隔為4mm，以氫氧焰熱源對所設定的凹槽區域加熱使該區域二氧化硅升華，形成微寬度為500μm、深度為300μm的半橢圓形微凹槽，坩堝經后處理清洗后，即得到能夠抑制熔融硅液面振動的石英坩堝。