[發(fā)明專利]高良品率加厚型單晶石英坩堝及其制備工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111632496.0
• 申請日: 2021-12-28
• 公開（公告）號: CN114368901B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發(fā)明（設計）人: 張國忠;高文送;汪涵;朱海江;李國洪;朱燕亞
• 申請（專利權）人: 無錫市尚領石英科技有限公司
• 主分類號: C03C3/093
• 分類號: C03C3/093;C03C3/06;C03B19/06;C03C17/00;C03C17/34;C30B15/10;C30B29/06
• 代理公司: 江陰市輕舟專利代理事務所(普通合伙) 32380
• 代理人: 仲紅敏

本發(fā)明公開了高良品率加厚型單晶石英坩堝，包括坩堝本體和涂覆于坩堝本體內壁的碳化硅涂層與氮化硅涂層，所述坩堝本體包括以下原料：高純石英砂、粘接劑、偶聯(lián)劑、填料，所述高純石英砂是含有以下?lián)诫s元素的二氧化硅材料：鋁、硼、鈣、鉻、鐵、鋰、鎂、釩、鎳、鈧、鎢。本發(fā)明將高純石英砂與粘接劑、填料和偶聯(lián)劑進行混合得到的石英坩堝具有較好的粘度，粘接劑能夠對高純石英砂進行改性處理，使得石英砂的表面孔隙增加與填料和偶聯(lián)劑進行混合，然后經過燒結處理后能夠使得石英砂的表面得到較好的粗化效果，石英坩堝的粘度效果更好，所以石英坩堝的抗變形效果更好，具有一定抗析晶的特性，從而能夠提高單晶硅生產時的成品率。

技術領域

本發(fā)明涉及石英坩堝技術領域，具體為高良品率加厚型單晶石英坩堝及其制備工藝。

背景技術

石英坩堝是生產單晶硅必不可少原料，把原料多晶硅晶塊放入石英坩堝內，在單晶爐中加熱熔化，在熔融硅液中加入晶種，之后熔融硅液中的硅原子順著晶種進行排列成規(guī)則的結晶，成為單晶體。石英砂坩堝大多是采用石英砂制備，石英砂鍋在高溫條件下具有趨向形成二氧化硅的晶體，該過程被認為是析晶，過多的析晶現(xiàn)象對單晶硅額成品質量產生很大的影響，當石英坩堝內壁放生析晶時很有可能會破壞坩堝內部保護涂層，導致部分顆粒狀氧化硅進入熔硅中，使得晶體結構發(fā)生變異而導致晶體長晶失敗?；衔飭尉ЫY晶在成型的過程中用的石英坩堝，一般要求其變形率極低，如石英坩堝在使用過程中變形率大，將導致單晶爐漲裂，整爐單晶結晶失敗，單晶結晶的成品率下降。

普通正常石英坩堝在1600℃左右的工作溫度條件下常由于黏度的降低導致無法維持其固有形狀，比如產生局部鼓包、彎曲等各種變形問題，造成硅單晶拉制過程受到很大影響，最終導致大幅降低硅單晶生產效率。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供高良品率加厚型單晶石英坩堝及其制備工藝，以解決上述背景技術中提出的問題。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供如下技術方案：高良品率加厚型單晶石英坩堝，包括坩堝本體和涂覆于坩堝本體內壁的碳化硅涂層與氮化硅涂層，所述坩堝本體包括以下重量份的原料：高純石英砂90-95份、粘接劑1-3份、偶聯(lián)劑1-3份、填料1-5份，所述高純石英砂是含有以下?lián)诫s元素的二氧化硅材料：鋁6-9ppm、硼＜0.10ppm、鈣0.2-0.6ppm、鉻＜0.01ppm、鐵0.1-0.3ppm、鋰0.2-0.4ppm、鎂0.01-0.03ppm、釩0.1-0.3ppm、鎳＜0.01ppm、鈧0.2-0.6ppm、鎢20-50ppm。

在一種優(yōu)選的實施方式中，所述碳化硅涂層的厚度為0.05-2.5mm，所述碳化硅涂層包括碳化硅、二氧化硅和納米氧化硅液體，且所述碳化硅、二氧化硅和納米氧化硅液體的重量比為1：(0.4-0.8)：(0.1-0.3)。

在一種優(yōu)選的實施方式中，所述氮化硅涂層的厚度為0.05-2.5mm，所述氮化硅涂層包括氮化硅、二氧化硅和碳化硅，且所述氮化硅、二氧化硅和碳化硅的重量比為1：(0.5-0.8)：(0.3-0.6)。

在一種優(yōu)選的實施方式中，所述粘接劑為環(huán)氧樹脂或酚醛樹脂，所述偶聯(lián)劑為3-(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，所述填料為氮化硼、氧化鋯和氮化鈦的混合物，且所述氮化硼、氧化鋯和氮化鈦的質量比為1：(0.8-1.5)：(0.6-0.9)。

高良品率加厚型單晶石英坩堝的制備工藝，包括以下步驟：

步驟一：稱取高純石英砂進行預處理，預處理完成后向高純石英砂中加入氫氧化鎢混合均勻后置于球磨機中進行球磨處理，球磨完成后進行過濾篩選得到混合粉體；

步驟二：向步驟一中得到的混合粉體中加入粘接劑、偶聯(lián)劑和填料攪拌混合均勻后進行燒結處理得到混合物料；