一种半导体级石英坩埚及其制造方法技术

一种半导体级石英坩埚及其制造方法，采用了纯度更高、杂质含量更少的高纯石英砂、高效隔离石英砂、高纯人工合成非晶体态石英砂，通过原料准备、装料、料成型准备、料成型、熔制准备、熔制、后处理步骤，在石英坩埚本体表面生成了第一保护层，在第一保护层表面生成了第二保护层、第三保护层，制得了一种半导体级石英坩埚；一种半导体级石英坩埚，包括石英坩埚本体、第一保护层、第二保护层、第三保护层，第一保护层相对现有技术的微气泡层更厚，第二保护层降低了微气泡引起的硅液面抖动，第三保护层实现半导体级硅棒在拉晶过程中不析晶，实现石英坩埚生产半导体级硅棒，明显降低了半导体级硅棒的结晶缺陷，降低引晶次数，拉晶过程中不会析晶。

A Semiconductor Quartz Crucible and Its Manufacturing Method

A semiconductor grade quartz crucible and its manufacturing method employ high purity quartz sand with less impurities, high efficiency quartz sand isolation and high purity synthetic amorphous quartz sand. The first protective layer is formed on the surface of quartz crucible body through raw material preparation, charging, material forming preparation, material forming, melting preparation, melting and post-processing steps. A semiconductor-grade quartz crucible is prepared by forming a second and third protective layer on the surface of the protective layer. A semiconductor-grade quartz crucible consists of a quartz crucible body, a first protective layer, a second protective layer and a third protective layer. The first protective layer is thicker than the micro-bubble layer of the existing technology. The second protective layer reduces the silicon liquid level jitter caused by micro-bubbles, and the third protective layer is solid. Semiconductor-grade silicon rods do not crystallize in the process of crystallization, so that semiconductor-grade silicon rods can be produced by quartz crucible. The crystallization defects of semiconductor-grade silicon rods can be significantly reduced, the number of crystallization times can be reduced, and no crystallization can be achieved during the process of crystallization.

【技术实现步骤摘要】
一种半导体级石英坩埚及其制造方法
本专利技术涉及坩埚生产领域，尤其涉及一种半导体级石英坩埚及其制造方法。
技术介绍
石英坩埚是拉制单晶硅棒的重要辅件，通常用于生产常规晶棒。石英坩埚通常采用天然石英砂（SiO2含量为99.99%)制成，石英砂颗粒之间存在一定的空隙，在石英坩埚生产过程中，即使在真空和1700℃的反应条件下，也难以去除石英砂颗粒之间缝隙中的空气，部分熔融的石英会将周围未熔融的石英砂包裹并形成石英砂气液包裹体，最终导致制成的石英坩埚内表面具有很高的微气泡含量，微气泡的直径属于微米级，主要存在于石英坩埚内表面1mm深度内。在单晶硅棒的生长过程中，石英坩埚中的微气泡在连续高温环境下缓慢膨胀、长大，合并成更大的微气泡，一旦破裂，会将石英碎片、杂质带入到熔融的硅液中，加剧石英坩埚与熔融硅液的反应程度，造成石英坩埚内部液位线处的硅液面抖动，导致拉晶过程中的拉晶失败或断线。石英坩埚含有较多的杂质，杂质总含量接近100ppm，特别是钾、钠、钙、镁、铝等金属离子，而整个拉晶过程中的热场温度高达1700℃，致使钾、钠、钙、镁、铝等金属离子的化学活性偏高，钾、钠、钙、镁、铝等金属离子易于与石英本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体级石英坩埚，其特征在于：包括石英坩埚本体、第一保护层、第二保护层、第三保护层，所述第一保护层设置于石英坩埚本体的内表面上，所述第二保护层设置于第一保护层的上表面，所述第三保护层设置于第一保护层的下表面，所述第二保护层的高度与所述第三保护层的高度相同，所述第二保护层与所述第三保护层在第一保护层表面上相接触，形成完整平滑的层面。

【技术特征摘要】
1.一种半导体级石英坩埚，其特征在于：包括石英坩埚本体、第一保护层、第二保护层、第三保护层，所述第一保护层设置于石英坩埚本体的内表面上，所述第二保护层设置于第一保护层的上表面，所述第三保护层设置于第一保护层的下表面，所述第二保护层的高度与所述第三保护层的高度相同，所述第二保护层与所述第三保护层在第一保护层表面上相接触，形成完整平滑的层面。2.如权利要求1所述的的一种半导体级石英坩埚，其特征在于：所述第二保护层上端高于初始液位线设置，第二保护层下端低于初始液位线设置，所述第三保护层低于初始液位线设置。3.如权利要求1所述的的一种半导体级石英坩埚，其特征在于：所述第一保护层厚度为8-10mm，所述第二保护层厚度为1.5-3mm，所述第三保护层厚度为1.5-3mm。4.如权利要求1所述的的一种半导体级石英坩埚，其特征在于：所述第一保护层所含微气泡为20-34个/mm3，所述第二保护层所含微气泡为3-8个/mm3，所述第三保护层所含微气泡为3-8个/mm3。5.如权利要求1-4之一所述的的一种半导体级石英坩埚，其特征在于：所述第一保护层为微气泡层，所述第二保护层为透明层，所述第三保护层为抑制析晶层，所述第二保护层、第三保护层的接触面为倾斜式接触面。6.一种半导体级石英坩埚的制造方法，所述半导体级石英坩埚为权利要求1-5之一所述的半导体级石英坩埚，其特征在于包括以下步骤：原料准备：分别称取质量合格、满足生产工艺要求的高纯石英砂、高效隔离石英砂、高纯人工合成非晶体态石英砂，所述高纯石英砂、高效隔离石英砂、高纯人工合成非晶体态石英砂的质量比为3~5：1：1；装料：准备好三种原料后，将高纯石英砂预先设置于熔融机的第一落料筒内部，将高效隔离石英砂设置于第二落料筒内部，将高纯人工合成非晶体态石英砂预先设置于熔融机的第三落料筒内部，并将落料顺序依次设置为第一落料筒、第二落料筒、第三落料筒；料成型准备：装料完成后，将石英坩埚本体设置于坩埚模具上，并将坩埚模具设置于转动轴上，且坩埚模具轴线与水平面垂直，启动转动轴使坩埚模具转动，坩埚模具的转速为70~90r/min，同时将第一落料筒或第二落料筒或第三落料筒设置于距离石英坩埚本体内表面40~80mm处；料成型：通过自动落料装置控制第一落料筒在石英坩埚本体内部沿O位置、P位置至Q位置往复运动，将高纯石英砂均匀设置于石英坩埚本体的内表面上，以使石英坩埚本体内表面形成第一保护预制层；第一落料筒投料结束后，通过自动落料装置控制第二落料筒在石英坩埚本体内部沿O位置至P位置往复运动，将高效隔离石英砂均匀设置于第一保护预制层表面上，以使第一保护预制层表面上形...

【专利技术属性】
技术研发人员：何玉鹏，
申请(专利权)人：宁夏富乐德石英材料有限公司，
类型：发明
国别省市：宁夏,64