一种晶硅生长用坩埚网格结构制造技术

本发明专利技术涉及晶体硅生产技术领域，具体公开了一种晶硅生长用坩埚网格结构，设置在坩埚内，该网格结构包括若干间隔排列的条形凸起，所述条形凸起的凸起面呈圆弧状，所述条形凸起的高度为1～10mm，宽度为1～10mm，相邻的所述条形凸起间隔≥30mm；所述网格结构设置于坩埚的内部表面熔体流速最大的区域，产生降低坩埚内壁表面附近熔体流速的作用力，抑制坩埚杂质向熔体内的扩散。本发明专利技术的结构能使坩埚内的高温硅熔体流动速度减缓，从而减少对坩埚和涂层的冲刷，同时可以部分隔绝熔体与壁面的接触，降低了硅与坩埚的反应面积，最终达到降低内壁表面的化学反应速度和杂质向熔体扩散速度的目的。目的。目的。

【技术实现步骤摘要】
一种晶硅生长用坩埚网格结构


[0001]本专利技术涉及晶体硅生产
，更具体的说是涉及一种晶硅生长用坩埚网格结构。

技术介绍

[0002]单晶拉棒和多晶铸锭的过程均使用石英坩埚作为盛放硅料的容器，石英坩埚的主要材质是二氧化硅，在高温作用下，硅料在坩埚内熔化，并在温度梯度的驱动下生长为硅晶体。因为温度梯度的存在，会使得硅熔液形成对流，在坩埚壁面上形成冲刷作用。冲刷作用会加快坩埚与硅的反应和内部杂质向熔体内部扩散的速度，从而增加晶体硅中的杂质含量，影响晶体品质。
[0003]现有技术提出了一种使用高纯石英材料制作的坩埚，使用纯度较高的进口石英砂做坩埚的内层，而普通石英砂制作坩埚的外层，因与硅熔体接触的内层纯度增加，向内扩散的杂质减少。但是该方法的缺点在于，高纯材料不是完全纯净，受限于生产坩埚的设备和工艺，坩埚的纯度不可能达到100％。此外，无论多么高纯，其材质始终为二氧化硅，会在高温下与硅熔体发生化学反应，导致氧原子进入熔体并形成氧杂质，因此，提高坩埚纯度并不能实现降低硅熔体内氧杂质含量的目的。
[0004]现有技术还提出了一种在多晶坩埚内壁表面喷涂氮化硅涂层的方法，该涂层的主要作用是抑制硅熔体与坩埚材料(二氧化硅)的接触，阻隔其发生化学反应，减少进入硅熔体内部的氧及其他杂质。单晶坩埚内壁表面为氢氧化钡涂层，主要目的同样是阻隔坩埚材料(二氧化硅)与硅熔体发生反应，降低进入硅熔体的氧及其他杂质。但是该方法的缺点在于，多晶坩埚内壁的氮化硅涂层以及单晶坩埚内壁的氢氧化钡涂层，均是采用液体喷涂法制作的，其厚度不仅薄，而且存在较大的孔隙率，硅溶液会通过孔隙渗透与坩埚接触发生反应，氧和其他杂质会通过孔隙扩散进入硅熔液。因此涂层并非完全可以阻隔杂质的扩散。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本申请提供了一种晶硅生长用坩埚网格结构，贴覆于单晶坩埚或多晶坩埚内壁表面，用于在坩埚内壁表面形成凸起，从而减弱坩埚内壁表面附近的熔体流动，抑制从坩埚内部扩散进入熔体的杂质向熔体内部以及结晶界面附近输运，最终降低进入晶体的杂质含量。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种晶硅生长用坩埚网格结构，设置在坩埚内，该网格结构包括若干间隔排列的条形凸起，所述条形凸起的凸起面呈圆弧状，所述条形凸起的高度为1～10mm，宽度为1～10mm，相邻的所述条形凸起间隔≥30mm；所述网格结构设置于坩埚的内部表面熔体流速最大的区域，产生降低坩埚内壁表面附近熔体流速的作用力，抑制坩埚杂质向熔体内的扩散。
[0008]可选的，所述网格结构采用不与硅发生化学反应且密度大于硅的材料制成。
[0009]可选的，所述网格结构的材质为氮化硅。
[0010]可选的，所述坩埚为单晶坩埚，形状为圆筒状，底面为弧形，所述网格结构设置于坩埚底面中心位置，由若干环状闭合的条形凸起组成，所述条形凸起从坩埚底面中心位置向外间隔的扩散排列，并具有至少一条贯连所有条形凸起的连接筋。
[0011]可选的，当所述网格结构设置于单晶坩埚的底面中心位置时，所述条形凸起的高度为2mm，宽度为3mm，相邻的所述条形凸起间隔为30mm。
[0012]可选的，所述网格结构放置于所述坩埚底部，或通过硅溶胶黏附于所述坩埚底部。
[0013]可选的，所述坩埚为多晶坩埚，形状为四方体结构，壁面为平面，所述网格结构设置于所述坩埚壁面内侧，由若干水平的条形凸起和连接每个所述条形凸起两端面的竖直连接筋组成。
[0014]可选的，当所述网格结构设置于多晶坩埚的壁面内侧时，所述条形凸起的高度为3mm，宽度为5mm，相邻的所述条形凸起间隔为50mm。
[0015]可选的，所述网格结构通过硅溶胶黏附于所述坩埚的壁面内侧。
[0016]相较于现有技术，优点在于，本申请专利技术了一种可以用于单晶拉棒与多晶铸锭过程中的置于坩埚壁面上的网状结构。在拉晶或铸锭过程中，高温硅熔体在温差作用下流动时，达到壁面位置，会在此网状结构的减速作用下，使流动速度减缓，从而减少对坩埚和涂层的冲刷作用，降低了内壁表面的化学反应速度和杂质向熔体扩散的速度。同时可以部分隔绝熔体与壁面的接触，降低了硅与坩埚的反应面积，进一步降低了杂质的扩散。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0018]图1为本专利技术实施例一的结构示意图；
[0019]图2为本专利技术实施例一中网格结构的局部剖视图；
[0020]图3为本专利技术实施例一中单晶坩埚内硅熔体的流向示意图；
[0021]图4为本专利技术实施例一在单晶坩埚内的位置示意图；
[0022]图5为本专利技术实施例二的结构示意图；
[0023]图6为本专利技术实施例二中网格结构的局部剖视图；
[0024]图7为本专利技术实施例二中多晶坩埚内硅熔体的流向示意图；
[0025]图8为本专利技术实施例二在多晶坩埚内的位置示意图；
[0026]图9为单晶炉结构示意图；
[0027]图10为多晶铸锭炉结构示意图。
[0028]其中：1
‑
网格结构，11
‑
条形凸起，h
‑
高度，d
‑
宽度，s
‑
间隔距离。
[0029]101
‑
炉体，102
‑
侧保温层，103
‑
侧加热器，104
‑
底加热器，105
‑
下保温层，106
‑
埚杆，107
‑
埚托，108
‑
炭炭坩埚，109
‑
单晶坩埚，110
‑
硅熔液，111
‑
导流筒，112
‑
籽晶，113
‑
单晶硅棒；
[0030]201
‑
硅熔液,202
‑
硅晶体,203
‑
多晶坩埚,204
‑
侧保温层,205
‑
保温碳条,206
‑
热交换台,207
‑
下保温层，208
‑
溢流棉,209
‑
炉壁,210
‑
石墨护板,211
‑
加热器。
具体实施方式
[0031]本申请提供了一种晶硅生长用坩埚网格结构，具体见实施例。
[0032]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶硅生长用坩埚网格结构，设置在坩埚内，其特征在于，网格结构包括若干间隔排列的条形凸起，所述条形凸起的凸起面呈圆弧状，所述条形凸起的高度为1～10mm，宽度为1～10mm，相邻的所述条形凸起间隔≥30mm；所述网格结构设置于坩埚的内部表面熔体流速最大的区域，产生降低坩埚内壁表面附近熔体流速的作用力，抑制坩埚杂质向熔体内的扩散。2.根据权利要求1所述的晶硅生长用坩埚网格结构，其特征在于，所述网格结构采用不与硅发生化学反应且密度大于硅的材料制成。3.根据权利要求2所述的晶硅生长用坩埚网格结构，其特征在于，所述网格结构的材质为氮化硅。4.根据权利要求1或2或3所述的晶硅生长用坩埚网格结构，其特征在于，所述坩埚为单晶坩埚，形状为圆筒状，底面为弧形，所述网格结构设置于坩埚底面中心位置，由若干环状闭合的条形凸起组成，所述条形凸起从坩埚底面中心位置向外间隔的扩散排列，并具...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟庆超，夏新中，潘明翠，张莉沫，张任远，李英叶，张丽娜，
申请(专利权)人：英利能源发展天津有限公司，
类型：发明
国别省市：