坩埚结构及其制作方法与硅晶结构及其制作方法技术

本发明专利技术公开一种坩埚结构及其制作方法与硅晶结构及其制作方法。坩埚结构，适于制作一硅晶结构。坩埚结构包括一坩埚本体以及一离型涂层。坩埚本体的材料包括二氧化硅。离型涂层直接覆盖坩埚本体，且离型涂层的材料包括硅酸钡。硅酸钡为一连续膜层用以接触硅晶结构，而离型涂层的厚度介于35微米至350微米之间。

【技术实现步骤摘要】
坩埚结构及其制作方法与硅晶结构及其制作方法
本专利技术涉及一种坩埚结构及其制作方法与硅晶结构及其制作方法，且特别是涉及一种用以制作硅晶结构的坩埚结构及其制作方法与采用上述坩埚结构的硅晶结构及其制作方法。
技术介绍
现今多晶晶碇的制作方法依序为：将硅料填入石英坩埚中；接着，加热使硅料熔解成熔融态硅料；之后，使熔融态硅料冷却后凝固形成多晶晶碇；最后，再将石英坩埚移除。为了后续使多晶晶碇与石英坩埚分离，一般会在石英坩埚的表面先喷涂一层氮化硅来作为脱膜剂，以避免硅料与石英坩埚反应后发生粘着，而在降温过程中，因为硅锭与石英坩埚冷却收缩的比例不同，造成拉扯而导致晶锭破裂。然而，氮化硅粉末之间的粘着力并不强，因此在长晶过程中，很高机率会有部分掉落至晶碇内形成杂质衍生的缺陷。此外，氮化硅的价格昂贵，因此作为石英坩埚的涂层会有生产成本较高的问题。另外，在现今的单晶晶碇的制作方法中，加热石英坩埚与硅料时，坩埚会逐渐生成结构较为松散的白硅石(cristobalite)。为了产生致密度较高的白硅石，会于坩埚内壁表面涂敷少量的钡化合物(如0.6×10-4g/cm2～0.9×10-4g/cm2)，并通过形成少量的硅酸钡而去促进形成最大厚度不大于30微米的白硅石连续膜层，以防止硅料与坩埚反应，而非作为脱模剂之用。此外，在形成单晶的过程中，因采用的是拉晶方式，因此单晶结构并不会直接接触石英坩埚。
技术实现思路
本专利技术提供一种坩埚结构，可降低生产成本。本专利技术还提供一种坩埚结构的制作方法，用以制作上述的坩埚结构。本专利技术另提供一种硅晶结构的制作方法，其是通过上述的坩埚结构来制作，可降低生产成本且可有效减缓或避免杂质进入硅晶结构的机率。本专利技术还提供一种硅晶结构，其是通过上述的坩埚结构所生长而成。本专利技术的坩埚结构，适于制作硅晶结构。坩埚结构包括坩埚本体以及离型涂层。坩埚本体的材料包括二氧化硅。离型涂层直接覆盖坩埚本体，且离型涂层的材料包括硅酸钡。硅酸钡为连续膜层用以接触硅晶结构，而离型涂层的厚度介于35微米至350微米之间。本专利技术的坩埚结构的制作方法，其中此坩埚结构适于制作硅晶结构。坩埚结构的制作方法，其包括以下步骤。提供坩埚本体，其中坩埚本体的材料包括二氧化硅。涂敷包含钡化合物材料的离型涂层原材于坩埚本体上。加热坩埚本体与离型涂层原材，以形成直接覆盖坩埚本体的离型涂层。离型涂层的材料包括硅酸钡，而硅酸钡为连续膜层用以接触硅晶结构，且离型涂层的厚度介于35微米至350微米之间。本专利技术的硅晶结构的制作方法，其包括以下步骤。提供坩埚本体，而坩埚本体的材料包括二氧化硅。涂敷包含钡化合物材料的离型涂层原材于坩埚本体上。填充硅料于坩埚本体内，离型涂层原材位于坩埚本体与硅料之间。加热坩埚本体、离型涂层原材以及硅料至第一温度，以形成直接覆盖坩埚本体的离型涂层。离型涂层的材料包括硅酸钡，而硅酸钡为连续膜层用以接触硅晶结构，且离型涂层的厚度介于35微米至350微米之间。从第一温度加热坩埚本体、离型涂层以及硅料至第二温度，使硅料形成熔融态硅料。冷却坩埚本体，使熔融态硅料形成直接接触坩埚本体的硅晶结构。本专利技术的硅晶结构，是利用上述的坩埚结构所生长而成。基于上述，本专利技术的坩埚结构是以材料包括硅酸钡的离型涂层来取代现有的纯氮化硅层，其中硅酸钡为连续膜层用以接触硅晶结构，而离型涂层的厚度介于35微米至350微米之间。相较于现有坩埚的喷涂成本来说，本专利技术的坩埚结构所采用的离型涂层除了可有效降低生产成本，也可有效减缓或避免杂质进入后续所形成的硅晶结构内的机率。此外，本专利技术的硅晶结构的制作方法，其是将离型涂层与硅晶结构的形成结合为单一批次反应，意即先使离型涂层原材与坩埚本体反应而形成直接覆盖坩埚本体的离型涂层(其材料包括硅酸钡)后，再形成硅晶结构。上述的做法可以避免高温造成坩埚本体软化的问题，且同时可确保离型涂层反应的完全性。如此一来，可降低坩埚本体喷涂所需的成本且可有效减缓或避免杂质进入硅晶结构的机率。为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附的附图作详细说明如下。附图说明图1A为本专利技术的一实施例的一种坩埚结构的示意图；图1B为本专利技术的另一实施例的一种坩埚结构的示意图；图2A至图2C为本专利技术的一实施例的一种坩埚结构的制作方法的示意图；图3A至图3D为本专利技术的一实施例的一种硅晶结构的制作方法的示意图；图4A至图4I为本专利技术的离型涂层于电子显微镜下多种样貌的结构图；图5为本专利技术的硅晶结构实体图。符号说明10：硅晶结构10a：硅料10b：熔融态硅料100、100A、100B：坩埚结构110：坩埚本体112：底面114：侧表面120、120’、120”：离型涂层120a：离型涂层原材130：中间层T：厚度具体实施方式图1A为本专利技术的一实施例的一种坩埚结构的示意图。请参考图1A，在本实施例中，坩埚结构100A包括坩埚本体110以及离型涂层120。坩埚本体110的材料包括二氧化硅。离型涂层120直接覆盖坩埚本体110，而离型涂层120的材料包括硅酸钡，其中硅酸钡为连续膜层用以直接接触硅晶结构(未绘示)，而离型涂层120的厚度T介于35微米至350微米之间。详细来说，本实施例的坩埚结构100适于制作硅晶结构(未绘示)，如多晶锭、类单晶锭或铸锭单晶。坩埚本体110的材料包括二氧化硅，意即，坩埚本体110可为纯二氧化硅坩埚，也可称为石英坩埚；或者是；坩埚本体110的内层为二氧化硅，而坩埚本体110的外层为石墨、碳化硅或其他材料。坩埚本体110具有底面112以及多个连接底面112的侧表面114。此处，坩埚本体110是由石英砂热压合而成，其相较于将石英砂溶解后再铸造成要提拉单晶结构的二氧化硅坩埚而言，其结构相对松散(或孔隙度相对较高)，且表面较粗糙；或者是，坩埚本体110内壁的中心线平均粗糙度(Ra)介于5微米至35微米之间。由此，离型涂层120材料在坩埚本体110的表面附着力会较佳，使用量也能够较多；其次，材料成本也较低。请再参考图1A，本实施例的离型涂层120是直接覆盖坩埚本体110的底面112以及侧表面114。此处，离型涂层120可以是硅酸钡涂层；于本实施例中，其可以是直接以碳酸钡作为反应物与二氧化硅(即坩埚本体110的材料)直接反应而成，而碳酸钡可以是直接获取，或者是，在其他实施例中，可以经由氢氧化钡与空气中的二氧化碳反应而成，在此并不加以限制。特别是，本实施例的硅酸钡具体化为连续膜层，其中离型涂层120具有晶格图案，请参考图4A至4F，而离型涂层120的厚度T介于35微米至350微米之间，请参考图4G，其中此范围内的离型涂层120的厚度T可有效地阻挡后续硅料(未绘示)于长晶时侵袭坩埚本体110且可有效保护坩埚本体110。若离型涂层120的厚度T太薄，可能会咬埚而导致不容易脱模；反之，若离型涂层120的厚度T太厚，则可能会有产生掉粉或剥落的情况。此外，连续性的硅酸钡(即离型涂层120)对于坩埚本体110有极佳的附着力，此从图4G的照片中即可以观察到离型涂层120和坩埚本体110是完全紧密接合，而可以有效地减缓杂质的掉落污染，此外还可提高后续位于邻近坩埚本体110的底面112与侧表面114上的硅晶结构的载流子寿命。值得一提的是，本实施例的离型涂层120若是以碳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种坩埚结构，适于制作硅晶结构，其特征在于，该坩埚结构包括：坩埚本体，该坩埚本体的材料包括二氧化硅；以及离型涂层，直接覆盖该坩埚本体，该离型涂层的材料包括硅酸钡，其中该硅酸钡为连续膜层，用以接触该硅晶结构，而该离型涂层的厚度介于35微米至350微米之间。

【技术特征摘要】
2017.04.28 TW 1061141971.一种坩埚结构，适于制作硅晶结构，其特征在于，该坩埚结构包括：坩埚本体，该坩埚本体的材料包括二氧化硅；以及离型涂层，直接覆盖该坩埚本体，该离型涂层的材料包括硅酸钡，其中该硅酸钡为连续膜层，用以接触该硅晶结构，而该离型涂层的厚度介于35微米至350微米之间。2.如权利要求1所述的坩埚结构，其特征在于，该坩埚本体是由石英砂热压合而成者。3.如权利要求1所述的坩埚结构，其特征在于，该坩埚本体的中心线平均粗糙度介于5微米至35微米之间。4.如权利要求1所述的坩埚结构，其特征在于，还包括：中间层，配置于该坩埚本体与该离型涂层之间，其中该中间层包括重量百分比介于80％至100％之间的二氧化硅。5.如权利要求1所述的坩埚结构，其特征在于，该离型涂层的材料还包括氮化硅，且该硅酸钡与该氮化硅的比介于10:90至99:1之间。6.如权利要求1所述的坩埚结构，其特征在于，该离型涂层为硅酸钡涂层。7.一种坩埚结构的制作方法，该坩埚结构适于制作硅晶结构，其特征在于，该坩埚结构的制作方法包括：提供坩埚本体，其中该坩埚本体的材料包括二氧化硅；涂敷包含钡化合物材料的离型涂层原材于该坩埚本体上；以及加热该坩埚本体与该离型涂层原材，以形成直接覆盖该坩埚本体的离型涂层，该离型涂层的材料包括硅酸钡，其中该硅酸钡为连续膜层用以接触该硅晶结构，而该离型涂层的厚度介于35微米至350微米之间。8.如权利要求7所述的坩埚结构的制作方法，其特征在于，涂敷该离型涂层原材于该坩埚本体上的步骤，包括：将包括有为碳酸钡或氢氧化钡的该钡化合物材料喷涂于该坩埚本体上。9.如权利要求8所述的坩埚结构的制作方法，其特征在于，该钡化合物材料的喷涂量介于0.3×10-2g/cm2至5×10-2g/cm2之间。10.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶泽萌，蔡亚陆，
申请(专利权)人：友达晶材股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71