本发明专利技术提供了一种多晶硅铸锭用的坩埚、及其涂层结构和涂层制备方法。本发明专利技术提供的多晶硅铸锭用的坩埚涂层结构包括：置于坩埚内侧壁上的第一涂层，和置于该第一涂层上的第二涂层；所述第一涂层通过刷涂第一涂层组合物形成，所述第一涂层组合物包括氮化硅和溶剂；所述第二涂层通过喷涂第二涂层组合物形成，所述第二涂层组合物由氮化硅和溶剂组成。本发明专利技术提供的多晶硅铸锭用的坩埚涂层结构厚薄均匀、不易开裂，且涂层与陶瓷石英坩埚内侧壁的结合力高，涂层中氮化硅颗粒之间的结合力强，在铸锭工艺中不易剥落、粘锅率较低。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了。本专利技术提供的多晶硅铸锭用的坩埚涂层结构包括：置于坩埚内侧壁上的第一涂层，和置于该第一涂层上的第二涂层；所述第一涂层通过刷涂第一涂层组合物形成，所述第一涂层组合物包括氮化硅和溶剂；所述第二涂层通过喷涂第二涂层组合物形成，所述第二涂层组合物由氮化硅和溶剂组成。本专利技术提供的多晶硅铸锭用的坩埚涂层结构厚薄均匀、不易开裂，且涂层与陶瓷石英坩埚内侧壁的结合力高，涂层中氮化硅颗粒之间的结合力强，在铸锭工艺中不易剥落、粘锅率较低。【专利说明】-种多晶硅铸锭用的坩埚、及其涂层结构和涂层制备方法
本专利技术涉及多晶硅生产设备
，具体涉及一种多晶硅铸锭用的坩埚、及其 涂层结构和涂层制备方法。
技术介绍
多晶硅铸锭制备过程中，石英陶瓷坩埚是其必备的容器，硅料在坩埚内熔化、晶体 生长、退火冷却，铸成多晶硅锭。目前多晶铸锭主要采用在陶瓷石英坩埚内壁喷涂一层氮化 硅涂层来阻挡硅液与坩埚反应，通过这种方式可以实现硅锭和坩埚脱离开来。但是，采用喷 涂工艺将氮化硅水溶液直接喷涂在陶瓷坩埚内壁上所得氮化硅涂层颗粒之间、涂层与坩埚 之间结合力很弱，这样在铸锭过程中涂层容易从坩埚表面剥落，尤其是在铸锭时气固液三 相界面处，涂层更容易剥落，导致粘埚的发生。 因此，在制备多晶硅铸锭用的坩埚涂层的过程中，如何提高氮化硅涂层与陶瓷石 英坩埚侧壁的结合力、以及氮化硅颗粒之间的结合力，从而减少粘锅的发生是本领域技术 人员急需解决的技术问题。
技术实现思路
为克服上述现有技术的缺陷，本专利技术提供了一种多晶硅铸锭用的坩埚、及其涂层 结构和涂层的制备方法，本专利技术提供的多晶硅铸锭用的坩埚采用双层涂层结构，本专利技术采 用的涂层与陶瓷石英坩埚侧壁的结合力高，涂层中氮化硅颗粒之间的结合力强，且该涂层 在铸锭工艺中不易剥落、粘锅率较低。 第一方面，本专利技术提供了一种多晶硅铸锭用的坩埚涂层结构，包括： 置于坩埚内侧壁上的第一涂层，和 置于该第一涂层上的第二涂层； 所述第一涂层通过刷涂第一涂层组合物形成，所述第一涂层组合物含有氮化硅 和溶剂，其中，所述氮化硅的重量为第一涂层组合物总重量的30-60 %，所述溶剂的重量为 第一涂层组合物总重量的40-70% ;所述第二涂层通过喷涂第二涂层组合物形成，所述第 二涂层组合物由氮化硅和溶剂组成，其中，所述氮化硅的重量为第二涂层组合物总重量的 30-70%，所述溶剂的重量为第二涂层组合物总重量的30-70% ;所述溶剂选自水和醇中的 至少一种。 本专利技术提供的多晶硅铸锭用的坩埚涂层结构采用双层结构，第一涂层采用刷涂工 艺制备，将氮化硅刷涂在陶瓷石英坩埚内侧壁上，所述氮化硅与陶瓷石英坩埚内侧壁的接 触方式为面接触，而传统喷涂工艺过程中，将氮化硅喷涂在陶瓷石英坩埚内侧壁上的方式 为点接触，相对于点接触，面接触能大大增强氮化硅与石英陶瓷坩埚内侧壁的结合力，使得 涂层不易脱落，因此，本专利技术第一涂层中的氮化硅与坩埚壁的结合力更强。 然而，本专利技术采用刷涂工艺制备的第一涂层具有厚薄不均匀、易开裂的缺点，为弥 补这一缺点，本专利技术采用喷涂工艺在所述第一涂层上喷涂第二涂层，所述喷涂的第二涂层 均匀性好，能弥补采用刷涂工艺制备的第一涂层厚薄不均匀、易开裂的缺点。 此外，由于氮化硅和氮化硅之间的结合力远远大于氮化硅和陶瓷石英坩埚内侧壁 的结合力，第二涂层喷涂在第一涂层上所得的双层涂层结构内部的结合力大大增强。 因此，本专利技术提供的坩埚涂层结构综合了刷涂和喷涂工艺各自的优势，实现了优 势互补。本专利技术通过的坩埚涂层结构不仅厚薄均匀、不易开裂，且涂层与陶瓷石英坩埚内侧 壁的结合力更高、涂层内部中的氮化硅与氮化硅的结合力也更强，从而减少多晶硅锭铸锭 工艺中粘锅的发生。 此外，本专利技术采用第二涂层组合物中不含有粘结剂或其它添加剂，其在铸锭过程 中为与多晶硅锭直接接触的涂层，不含添加剂可以避免添加剂给硅锭质量造成影响。 其次，本专利技术采用刷涂工艺制备第一涂层，不容易雾化，不会造成氮化硅浪费；而 且采用喷涂工艺在第一涂层上喷涂第二涂层，相对于直接在坩埚内侧壁上进行喷涂来说， 能降低喷涂工艺雾化飞溅问题，亦可以减少化硅浪的浪费。 优选地，所述第一涂层组合物中，所述氮化硅的重量为第一涂层组合物总重量的 40-60%。 优选地，所述第一涂层组合物还含有基于第一涂层组合物总重量5-30%的粘结 剂。 进一步优选地，所述粘结剂选自聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮和硅溶胶中的至少一 种。 本专利技术采用的第一涂层组合物中可以含有粘结剂或其它添加剂，由于第二涂层组 合物的覆盖和隔离作用，可以大大降低添加剂在铸锭时对多晶硅锭的影响，因此，本专利技术提 供的第二涂层在增加涂层粘附力的同时还可以避免添加剂带来的负面影响。 为进一步延长该涂层的使用寿命，可在第一涂层组合物中选择性加入其它适量的 添加剂，包括分散剂，如氨基醇等，以提高涂层致密性。 进一步优选地，所述第一涂层组合物各组分的重量百分比为： 氮化硅 30-60%， 溶剂 30-65%， 粘结剂 5-30%。 在此优选条件下，所述氮化硅的重量进一步优选为第一涂层组合物总重量的 40-60%。 优选地，所述醇为挥发性醇。 进一步优选地，所述挥发性醇为无水乙醇或异丙醇。 优选地，所述第一涂层组合物或第二涂层组合物中，所述氮化硅为颗粒状态，粒度 为 1-200 μ m。 优选地，所述第一涂层组合物或第二涂层组合物中，所述氮化硅的纯度大于 99. 9%。 优选地，所述硅溶胶的粒径分布在10_50nm之间。 优选地，所述硅溶胶中，Si02的质量浓度为26_50wt%。 硅溶胶为纳米级的二氧化硅颗粒在水中或溶剂中的分散液。是一种有机材质，属 于易凝固的粘结剂，将这种有机材质加入氮化硅溶液中形成的乳浆状溶液中，能够加快氮 化硅的凝结，形成致密的氮化硅层。通过硅溶胶的易凝固特性，在提高涂层的致密性与粘附 性的前提下，避免了喷涂氮化硅层后的焙烤工艺，进而减少了电能消耗。 优选地，所述第一涂层的厚度为100_400um。 优选地，所述第二涂层的厚度为200_400um。 第二方面，本专利技术提供了一种多晶硅铸锭用的坩埚涂层结构的制备方法，包括如 下步骤： 1)取氮化硅以及溶剂，搅拌均匀得到第一涂层组合物，所述第一涂层组合物含有 氮化硅和溶剂，其中，所述氮化硅的重量为第一涂层组合物总重量的30-60%，所述溶剂的 重量为第一涂层组合物总重量的40-70% ; 2)取氮化硅以及溶剂，搅拌均匀得到第二涂层组合物，所述第二涂层组合物由氮 化硅和溶剂组成，其中，所述氮化硅的重量为第二涂层组合物总重量的30-70 %，所述溶剂 的重量为第二涂层组合物总重量的30-70% ;所述溶剂选自水和醇中的至少一种； 3)持续搅拌步骤（1)所得第一涂层组合物，采用刷涂的方式将所述第一涂层组合 物刷涂在坩埚的内侧壁上，形成第一涂层； 4)采用喷涂的方式将步骤（2)制备的第二涂层组合物均匀喷在第一涂层上面，形 成第二涂层。 优选地，所述第一涂层组合物中，所述氮化硅的重量为第一涂层组合物总重量的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多晶硅铸锭用的坩埚涂层结构，其特征在于，包括：置于坩埚内侧壁上的第一涂层，和置于该第一涂层上的第二涂层；所述第一涂层通过刷涂第一涂层组合物形成，所述第一涂层组合物含有氮化硅和溶剂，其中，所述氮化硅的重量为第一涂层组合物总重量的30‑60％，所述溶剂的重量为第一涂层组合物总重量的40‑70％；所述第二涂层通过喷涂第二涂层组合物形成，所述第二涂层组合物由氮化硅和溶剂组成，其中，所述氮化硅的重量为第二涂层组合物总重量的30‑70％，所述溶剂的重量为第二涂层组合物总重量的30‑70％；所述溶剂选自水和醇中的至少一种。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈红荣，胡动力，何亮，鄢俊琦，孙庚昕，
申请(专利权)人：江西赛维LDK太阳能高科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。