一种减少粘埚的坩埚及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种减少粘埚的坩埚及其制备方法。本发明专利技术坩埚包括：本体和氮化硅层，本体包括底座及由底座向上延伸的侧壁，底座和侧壁共同围成一收容空间，氮化硅层附着在本体侧壁朝向收容空间的一面，本体侧壁在距本体底座第一高度和第二高度之间的位置沿本体侧壁一周设置有防脱落层，第二高度高于第一高度，氮化硅层通过防脱落层附着在本体侧壁。本发明专利技术产品能够显著地减少粘埚现象的发生，从而提高硅锭的质量。本发明专利技术方法合理易行，相对现有技术中将氮化硅层整体加厚的方法，本发明专利技术有效控制了生产成本，适于大规模工业化生产和使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及多晶硅铸锭领域，尤其涉及。
技术介绍
在多晶炉铸锭时，通常采用陶瓷坩埚或石英坩埚来盛装熔融硅液，使得熔融硅液在坩埚中冷却、退火和结晶。然而坩埚本体的主要成分二氧化硅可与熔融硅液中的硅发生化学反应，引起粘埚现象发生，导致脱模困难甚至硅锭和坩埚破裂，以及相关化学反应的产物和坩埚本体中存在的杂质将对熔融硅液造成污染。因此，多数的坩埚本体91内侧壁附着有一层氮化硅层92作为保护层(如图1和图2所示)，用以隔断熔融硅液与坩埚本体侧壁的直接接触。氮化硅层是由氮化硅粉体以及溶剂混合而成的浆料附着于坩埚本体侧壁而成。 氮化硅层的强度不高，即使是通过高温焙烧附着在坩埚本体侧壁的氮化硅层，也常常鉴于以下原因发生剥落，导致粘埚现象经常发生(1)铸锭过程所需炉温较高且耗时较长，气压低，氮化硅层容易分解；( 熔融硅液的流动对氮化硅层不断的造成冲刷和侵蚀等外力作用，氮化硅层易发生剥落；(3)杂质等其它因素作用。目前，一般采用增加喷涂氮化硅层厚度的办法来防止氮化硅层完全剥落。但是高纯度的氮化硅价格昂贵，来源有限，该方法不适用于大规模工业化生产和使用。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术旨在提供。本专利技术产品能够显著地减少粘埚现象的发生，从而提高了硅锭的质量。本专利技术方法合理易行，相对现有技术中将氮化硅层整体加厚的方法，能够有效控制了生产成本，适于大规模工业化生产和使用。一方面，本专利技术提供了一种减少粘埚的坩埚，包括本体和氮化硅层，本体包括底座及由底座向上延伸的侧壁，底座和侧壁共同围成一收容空间，氮化硅层附着在本体侧壁朝向收容空间的一面，其中，本体侧壁在距本体底座第一高度和第二高度之间的位置沿本体侧壁一周设置有防脱落层，第二高度高于第一高度，氮化硅层通过防脱落层附着在本体侧壁。在工作时，坩埚中盛装的熔融硅液(液相)因结晶过程体积变得膨大，导致液面上升。申请人发现，在多晶炉铸锭过程中，90%以上的粘埚现象均出现在坩埚本体侧壁(固相)、所盛放的熔融硅液(液相)和熔融硅液上方气体(气相)三相交界处所针对的本体侧壁上的区域，因此本专利技术通过计算第一高度和第二高度的设置位置针对性的对该情况作出改进。具体地，坩埚盛放的熔融硅液液面距坩埚本体底座的高度为第一高度，待熔融硅液全部转变为固态硅锭时硅锭上表面距坩埚本体底座的高度为第二高度。以目前使用最为广泛的840坩埚(内径840mmX 840mm)为例，以400kg硅料计算， 在840坩埚中熔融硅液液面距坩埚本体底座高227mm(即第一高度)，待熔融硅液全部变成固态硅锭时硅锭上表面距坩埚本体底座高为M4mm(即第二高度)，该情况下，防脱落层的设置位置为本体侧壁上距坩埚本体底座高为227mm M4mm的区域。以450kg硅料计算， 在同样的坩埚中熔融硅液液面距坩埚本体底座高255mm，待熔融硅液全部变成固态硅锭时硅锭上表面距坩埚本体底座高为273mm，在该情况下，三相交界区为坩埚侧壁上距坩埚本体底座高为255mm 273mm的区域。鉴于硅料堆积密度有所差异，840坩埚用于工作时所装硅料的重量常介于400kg 450kg范围之内不等，因此，优选地，坩埚为840坩埚，第一高度和第二高度之间的位置为本体侧壁在距本体底座227mm 273mm的位置。在距本体底座第一高度和第二高度之间的位置，氮化硅层通过防脱落层附着在本体侧壁，形成以防脱落层为夹心的形式。在此区域之外，氮化硅层直接附着于本体侧壁上。优选地，防脱落层为本体侧壁经过粗磨或镶嵌颗粒突起后获得的粗糙表面。该区域中，氮化硅层与本体侧壁表面粗糙度加强，提高了体表接触面积，从而加强了氮化硅层与本体侧壁在距本体底座第一高度和第二高度之间的位置的附着力，同时提高了氮化硅层的抗冲击性。也优选地，防脱落层为无机粘结剂层或有机粘结剂层。无机粘结剂层和有机粘结剂层均既能与坩埚本体侧壁稳固结合，又能与氮化硅层稳定结合，从而加强氮化硅层与本体侧壁在距本体底座第一高度和第二高度之间的位置的附着力，同时提高氮化硅层的抗冲击性。更优选地，无机粘结剂为胶态氧化硅，有机粘结剂选自聚乙二醇、聚乙烯醇、聚碳酸酯、环氧化物、羧甲基纤维素中的一种或几种。无机粘结剂层或有机粘结剂层可以通过喷涂获得。本专利技术首次针对坩埚特定区域“在距本体底座第一高度和第二高度之间的位置” 的结构作出了改进，针对性的提高了该区域坩埚的特性，即增强了该区域氮化硅层与本体侧壁的附着力，减少了氮化硅层分解；增强了氮化硅抵抗熔融硅液流动带来的冲刷和侵蚀作用的能力，减少了氮化硅层的剥落，从而显著地减少了粘埚现象的发生。另一方面，本专利技术提供了一种减少粘埚的坩埚的制备方法，包括以下步骤取坩埚本体，通过粗磨、镶嵌颗粒突起或喷涂的方法在距本体底座第一高度和第二高度之间的位置沿本体侧壁一周设置有防脱落层，第二高度高于第一高度，随后在设置有防脱落层的本体侧壁附着氮化硅层。优选地，坩埚为840坩埚，第一高度和第二高度之间的位置为本体侧壁在距本体底座227mm 273mm的位置。通过粗磨或镶嵌颗粒突起可以获得粗糙的本体侧壁表面作为防脱落层。在该区域中附着氮化硅层后，氮化硅层与本体侧壁表面粗糙度加强，它们之间的体表接触面积增大， 从而加强了该区域氮化硅层与本体侧壁的附着力，同时提高氮化硅层的抗冲击性。通过喷涂可以获得无机粘结剂层或有机粘结剂层作为防脱落层。无机粘结剂层和有机粘结剂层均既能与本体侧壁稳固结合，又能与氮化硅层稳定结合，从而加强氮化硅层与本体侧壁在距本体底座第一高度和第二高度之间的位置的附着力，同时提高氮化硅层的抗冲击性。更优选地，无机粘结剂为胶态氧化硅，有机粘结剂选自聚乙二醇、聚乙烯醇、聚碳酸酯、环氧化物、羧甲基纤维素中的一种或几种。本专利技术方法针对坩埚特定区域“在距本体底座第一高度和第二高度之间的位置” 进行了特定的处理。本专利技术方法合理易行，相对现有技术中将氮化硅层整体加厚的方法，本专利技术针对性强，有效控制了生产成本，适于大规模工业化生产和使用。本专利技术提供的，具有以下有益效果(1)本专利技术产品通过针对性地设置防脱落层，增强了氮化硅层与坩埚本体侧壁在距本体底座第一高度和第二高度之间的位置的附着力，减少了氮化硅层分解；增强了氮化硅抵抗熔融硅液流动带来的冲刷和侵蚀作用的能力，减少了氮化硅层的剥落；从而显著地减少了粘埚现象的发生，提高了硅锭的质量；(2)本专利技术方法合理易行，相对现有技术中将氮化硅层整体加厚的方法，本专利技术有效控制了生产成本，适于大规模工业化生产和使用。附图说明图1为普通坩埚的结构示意图；图2为普通坩埚的局部剖面结构示意图；图3为本专利技术坩埚的结构示意图；图4为三相位置处区域变化范围示意图；图5为本专利技术坩埚的局部剖面结构示意A ；图6为本专利技术坩埚的局部剖面结构示意B ；图7为本专利技术坩埚的局部剖面结构示意C ；具体实施例方式以下所述是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本专利技术的保护范围。如图3所示，本专利技术提供了一种减少粘埚的坩埚，包括本体1和氮化硅层2，本体 1包括底座及由底座向上延伸的侧壁，底座和侧壁共同围成一收容空间，氮化硅层2附着在本体1侧壁朝向收容空间的一面，其中，本体1侧壁在距本体1底座第一高度和第二高度本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种减少粘埚的坩埚，包括：本体和氮化硅层，本体包括底座及由底座向上延伸的侧壁，底座和侧壁共同围成一收容空间，氮化硅层附着在本体侧壁朝向收容空间的一面，其特征在于，本体侧壁在距本体底座第一高度和第二高度之间的位置沿本体侧壁一周设置有防脱落层，第二高度高于第一高度，氮化硅层通过防脱落层附着在本体侧壁。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李松林，丁剑，
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：36