[發明專利]一種石英坩堝制備方法

有效

• 申請號: 201910959337.8
• 申請日: 2019-10-10
• 公開（公告）號: CN110541192B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發明（設計）人: 楊俊;張濤;白梟龍;汪沛淵;何麗珠;劉禮猛;金浩
• 申請（專利權）人: 晶科能源股份有限公司;浙江晶科能源有限公司
• 主分類號: C30B15/10
• 分類號: C30B15/10;C30B29/06;C04B35/14;C04B35/64
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 劉新雷

本發明公開了一種石英坩堝及其制備方法，石英坩堝包括坩堝主體以及依次設置在坩堝主體內壁的氣泡層、透明層，透明層包括位于尾棒加料液位線上方的上透明分部以及設置在尾棒加料液位線下方的下透明分部，氣泡層、透明層在坩堝主體的水平線以上的部分的總厚度處處相等，上透明分部在尾棒加料液位線處與下透明分部連接，且上透明分部的厚度大于下透明分部的厚度。由于液位線處的硅溶液與坩堝壁反應劇烈，通過相對加厚液位線處透明層的厚度，減少了透明層在硅熔液長時期處于高溫區時，被腐蝕破損的可能，避免了硅溶液進入氣泡層，避免了氣泡層的雜質進入硅溶液之中，使得拉晶過程中的晶棒整棒率提升，品質提升，降低了單晶制備成本。

技術領域

本發明涉及晶硅制造技術領域，特別是涉及一種石英坩堝及其制備方法。

背景技術

不管是芯片制造還是太陽能電池制備，都需采用單晶硅，單晶硅的制作成本直接影響其使用成本。

制備單晶硅的方法有多種，如直拉法、區熔法。由于采用直拉法能夠制備大尺寸的硅片，效率更高，因而一般采用直拉法工藝制備單晶硅。而用電弧法制成的半透明石英坩堝是采用直拉法拉制大直徑單晶必不可少的基礎材料。該石英坩堝分為兩層，外側是一層具有高氣泡密度的區域，稱為氣泡層，內側則是一層3-10mm的透明層。

高溫的硅溶液在自然對流和強迫對流的作用下，會與石英坩堝發生反應，而反應最劇烈的區域是硅溶液液面與坩堝壁接觸的位置(液位線)。當硅熔液長時期處于高溫區時，透明層被硅溶液腐蝕的很嚴重，硅溶液進入氣泡層，雜質就隨之進入硅溶液之中，晶棒斷線及品質下降也隨之而來。

在拉制單晶時，往往采用多次復投硅料的做法，增加坩堝使用壽命，節約成本，但是多次復投導致坩堝液位線附近的透明層會被硅溶液嚴重腐蝕。

發明內容

本發明的目的是提供了一種石英坩堝及其制備方法，提高了拉晶過程中的晶棒整棒率，提升了單晶品質，降低了單晶制備成本。

為解決上述技術問題，本發明實施例提供了一種石英坩堝，包括坩堝主體以及依次設置在所述坩堝主體內壁的氣泡層、透明層，所述透明層包括位于尾棒加料液位線上方的上透明分部以及設置在所述尾棒加料液位線下方的下透明分部，所述氣泡層、所述透明層在所述坩堝主體的水平線以上的部分的總厚度處處相等，所述上透明分部在所述尾棒加料液位線處與所述下透明分部連接，且所述上透明分部的厚度大于所述下透明分部的厚度。

其中，所述上透明分部的厚度為6mm～20mm。

其中，所述下透明分部的厚度為3mm～10mm。

其中，所述上透明分部與所述下透明分部之間平滑過渡或階梯過渡。

其中，所述上透明分部的厚度與所述下透明分部的厚度比值為1.5～2。

其中，所述氣泡層的厚度為5mm～20mm。

其中，所述尾棒加料液位線與所述坩堝主體的坩堝口的間距為30mm～50mm。

除此之外，本發明實施例還提供了一種石英坩堝制備方法，包括：

步驟1，按照預設尺寸制備坩堝模具；

步驟2，在所述坩堝模具的內壁依次沉積第一石英砂層、第二石英砂層，電弧燒結制成坩堝主體、氣泡層，所述第二石英砂層在所述坩堝主體的尾棒加料液位線以上的燒結時間小于在所述尾棒加料液位線以下的燒結時間；

步驟3，在所述氣泡層的內壁沉積設置第三石英砂層，對所述第三石英砂層在尾棒加料液位線以上的燒結時間大于在所述尾棒加料液位線以下的燒結時間，使得所述第三石英砂層燒結成的透明層與所述氣泡層在所述坩堝主體的水平線以上的總厚度處處相等。