一种坩埚制备方法及坩埚技术

本发明专利技术提供了一种坩埚的制备方法及坩埚，涉及单晶硅制备技术领域。坩埚的制备方法包括：在模具内铺设至少两层石英砂，得到熔制前体；位于熔制前体最外层的外层砂中：粒度为500um

【技术实现步骤摘要】
一种坩埚制备方法及坩埚


[0001]本专利技术涉及单晶硅制备
，特别是涉及一种坩埚的制备方法及坩埚。

技术介绍

[0002]拉晶过程中，坩埚会和外部相邻的埚帮，发生如下化学反应：SiO2+C＝SiO
↑
+CO
↑
，生成气体。随着坩埚或埚帮受热温度的升高，上述化学反应会更加剧烈。而且，为了延长埚帮的寿命，通常会将埚帮的表面做的尽可能光滑，会导致坩埚外壁与埚帮紧密贴合，不利于气体的排出。
[0003]专利技术人在研究上述现有的热场的过程中发现：坩埚和埚帮反应生成的气体若不及时排出，会向内挤压坩埚，导致坩埚中熔硅液面之上的部分鼓包。坩埚一旦发生鼓包，轻则导致拉晶中断，重则导致热屏或晶棒触碰到坩埚，进而产生漏硅。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种坩埚的制备方法，旨在解决在坩埚和埚帮反应生成的气体不能及时排出，导致坩埚鼓包的问题。
[0005]本专利技术的第一方面，提供一种坩埚的制备方法，包括：
[0006]在模具内铺设至少两层石英砂，得到熔制前体；位于所述熔制前体最外层的外层砂中：粒度为500um
‑
2000um的石英砂的质量比例大于或等于90％；至少两层石英砂中，所述外层砂与所述模具的轴线距离最远；更靠近模具的轴线的石英砂的粒度，小于所述外层砂的粒度；
[0007]对所述熔制前体熔制；熔制过程中，靠近模具的轴线的石英砂熔化形成坩埚的透明层，部分外层砂以及位于所述部分外层砂和所述透明层之间的石英砂，熔化形成坩埚的气泡层；气泡层中熔化后的外层砂的厚度h1小于或等于第一预设厚度，熔化后的外层砂的厚度为在透明层、气泡层的分布方向上的尺寸，坩埚的外壁为：熔化的外层砂远离透明层的壁体。
[0008]本专利技术实施例中，熔制后气泡层中熔化后的外层砂的厚度较小，对坩埚的性能基本不会带来不良影响，且上述厚度范围利于形成较大粗糙度，且较为均匀的坩埚外壁。熔制过程中，铺设的部分外层砂会形成坩埚的外壁，使得坩埚的外壁的粗糙度较大，坩埚外壁具有较大的粗糙度，且较均匀的外壁，一方面，增大了坩埚与埚帮之间的间隙，利于气体及时排出，减少了坩埚鼓包，且工艺简单。另一方面，无需专门为坩埚设置析晶诱导层，在使用过程中，坩埚外壁具有较为合适的粗糙度，且较为均匀，坩埚的外壁上就可以快速形成均匀、且厚度可控的析晶诱导层，减少了坩埚的制备步骤，简化了坩埚的制备工艺，且减少了由于专门设置析晶诱导层导致对坩埚的污染。同时，更靠近模具的轴线的石英砂的粒度，小于外层砂的粒度，各层石英砂之间具有良好的过渡，使得熔制形成的坩埚质地均匀、连贯，寿命较长。同时，较大颗粒的外层砂，利于反洗提纯回收。
[0009]可选的，所述在模具内铺设至少两层石英砂，包括：
[0010]依次在模具内铺设内层砂、中层砂、所述外层砂；所述内层砂比所述外层砂更靠近模具的轴线；
[0011]其中，所述中层砂中，粒度为100um
‑
500um的石英砂的质量比例大于或等于90％，D50为200um
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300um；所述内层砂中，粒度为50um
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350um的石英砂的质量比例大于或等于90％，D50为100um
‑
200um。
[0012]可选的，所述坩埚的外壁的粗糙度为500um
‑
3000um。
[0013]可选的，所述外层砂中，粒度为1000um
‑
1500um的石英砂的质量比例大于或等于95％。
[0014]可选的，所述气泡层中熔化后的外层砂的厚度h1≤3mm。
[0015]可选的，所述气泡层中熔化后的外层砂的厚度h1≤1.5mm。
[0016]可选的，所述中层砂的粒度、所述中层砂的D50，与所述外层砂的粒度成正比；
[0017]所述内层砂的粒度、所述内层砂的D50，与所述外层砂的粒度成正比。
[0018]可选的，所述在模具内铺设至少两层石英砂，包括：
[0019]在所述模具的局部区域铺设外层砂；或，在所述模具的全部区域铺设外层砂。
[0020]可选的，所述在模具内铺设至少两层石英砂之前，包括：
[0021]根据熔制过程中，未熔入气泡层的外层砂的厚度h2，以及坩埚的形状，计算未熔入气泡层的外层砂的体积V1；
[0022]根据气泡层中熔化后的外层砂的厚度h1，以及坩埚的形状，计算熔化在气泡层中的外层砂的体积V2；
[0023]采用m＝ρ1
×
V1+ρ2
×
V2，计算得到所需外层砂的总质量；ρ1为外层砂的堆料密度，ρ2为气泡层的密度。
[0024]可选的，所述对所述熔制前体熔制之后还包括：起模得到坩埚前体，对所述坩埚前体喷砂，喷砂料中，粒度为500um
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2000um的石英砂的质量比例大于或等于90％，粒度为500um
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1000um的石英砂的质量比例大于或等于50％。
[0025]可选的，所述喷砂料中，粒度为500um
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1000um的石英砂的质量比例大于或等于70％。
[0026]可选的，0＜h2≤5mm。
[0027]可选的，2mm≤h2≤3mm。
[0028]本专利技术的第二方面，提供一种坩埚，所述坩埚由任一前述的坩埚的制备方法制备得到。
[0029]该坩埚与前述的坩埚的制备方法具有相同或类似的有益效果，为了避免重复，此处不再赘述。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例的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一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031]图1示出了本专利技术实施例中的第一种坩埚的制备方法的步骤流程图；
[0032]图2示出了本专利技术实施例中的一种对熔制前体熔制后的局部结构示意图。
[0033]附图编号说明：
[0034]100
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坩埚本体，101
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气泡层，102
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透明层，1011
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气泡层101中熔化后的外层砂，1012
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气泡层101中熔化后的中层砂，200
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模具，300
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未熔入气泡层101的外层砂。
具体实施方式
[0035]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0036]图1示出了本专利技术实施例中的第一种坩埚的制备方法的步骤流程图。图2示出了本专利技术实施例中的一种对熔制前体熔制后的局部结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种坩埚的制备方法，其特征在于，包括：在模具内铺设至少两层石英砂，得到熔制前体；位于所述熔制前体最外层的外层砂中：粒度为500um
‑
2000um的石英砂的质量比例大于或等于90％；至少两层石英砂中，所述外层砂与所述模具的轴线距离最远；更靠近模具的轴线的石英砂的粒度，小于所述外层砂的粒度；对所述熔制前体熔制；熔制过程中，靠近模具的轴线的石英砂熔化形成坩埚的透明层，部分外层砂以及位于所述部分外层砂和所述透明层之间的石英砂，熔化形成坩埚的气泡层；气泡层中熔化后的外层砂的厚度h1小于或等于第一预设厚度，熔化后的外层砂的厚度为在透明层、气泡层的分布方向上的尺寸，坩埚的外壁为：熔化的外层砂远离透明层的壁体。2.根据权利要求1所述的坩埚的制备方法，其特征在于，所述在模具内铺设至少两层石英砂，包括：依次在模具内铺设内层砂、中层砂、所述外层砂；所述内层砂比所述外层砂更靠近模具的轴线；其中，所述中层砂中，粒度为100um
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500um的石英砂的质量比例大于或等于90％，D50为200um
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300um；所述内层砂中，粒度为50um
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350um的石英砂的质量比例大于或等于90％，D50为100um
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200um。3.根据权利要求1所述的坩埚的制备方法，其特征在于，所述坩埚的外壁的粗糙度为500um
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3000um。4.根据权利要求1所述的坩埚的制备方法，其特征在于，所述外层砂中，粒度为1000um
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1500um的石英砂的质量比例大于或等于95％。5.根据权利要求1
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4中任一所述的坩埚的制备方法，其特征在于，所述气泡层中熔化后的外层砂的厚度h1≤3mm。6.根据权利要求5所述的坩埚的制备方法，其特征在于，所述气泡层中熔化后的外层砂的厚度h1≤1.5mm。7....

【专利技术属性】
技术研发人员：任伟康，李侨，郭华盈，刘阳，陈永康，晏美仁，张桥清，李济和，段慧芳，
申请(专利权)人：隆基绿能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：