本發(fā)明涉及石英坩堝及其制備方法，更具體地，為一種抑制熔融硅液面振動(dòng)的石英坩堝及其制備方法。

背景技術(shù)：

直拉法（cz）是被廣泛用作單晶硅的制造方法，根據(jù)cz法，單晶的籽晶浸入石英坩堝中的熔融硅液表面進(jìn)行熔接，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)籽晶，再反轉(zhuǎn)坩堝，籽晶緩慢向上提升，經(jīng)過(guò)引晶、放大、轉(zhuǎn)肩、等徑生長(zhǎng)、收尾等過(guò)程，形成的單晶硅錠。

通常情況下，在石英坩堝與高溫熔融硅液會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)。

sio2(固體)+si→2sio(氣)。

反應(yīng)生成的sio氣體會(huì)不斷逸出到熔融硅液表面并會(huì)導(dǎo)致液面的振動(dòng)。

熔融硅液表面發(fā)生振動(dòng)時(shí)，會(huì)引起拉晶開(kāi)始時(shí)引晶的失敗而中止拉晶，或破壞單晶的連續(xù)生長(zhǎng)而變成多晶而降低成晶率。

現(xiàn)有技術(shù)中都是通過(guò)抑制或者降低石英坩堝中的氣泡含量來(lái)降低石英坩堝與硅液的反應(yīng)來(lái)保證拉晶的順利進(jìn)行，并沒(méi)有能夠有效地抑制熔體硅液表面的振動(dòng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種抑制熔融硅液面振動(dòng)的石英坩堝及其制備方法，在坩堝的內(nèi)表面垂直方向上提供sio氣體上升的微凹槽通道，使sio氣體沿坩堝內(nèi)表面（熔融硅液面四周）逸出而不是從熔融硅液面的中央位置逸出；在坩堝的內(nèi)表面水平方向上提供抑制熔融硅液面抖動(dòng)的微凹槽。能夠有效地保證拉晶工序的順利進(jìn)行，并提高成晶率。

所述的一種抑制熔融硅液面振動(dòng)的石英坩堝，是以純度為99.999%及以上的天然石英砂或合成石英砂經(jīng)高溫熔制工藝而成，包含壁部，彎曲部和底部，其特征在于：壁部和彎曲部的內(nèi)表面在垂直方向和水平方向分布有微凹槽，微凹槽的寬度為0～500μm，微凹槽的深度為0～500μm。

所述的垂直方向微凹槽之間的間隔為5～20mm，所述的平方向微凹槽之間的間隔為0.1～5mm。

所述的微凹槽的橫截面為半圓形、矩形或半橢圓形中的任意一種。

所述的微凹槽形成方法為：在坩堝制備的高溫熔制工藝結(jié)束后，用二氧化碳?xì)怏w激光器發(fā)射激光束對(duì)坩堝內(nèi)表面特定區(qū)域加熱使部分區(qū)域二氧化硅升華來(lái)形成凹槽；或者用鉆石鉆頭在水冷的條件下對(duì)表面的特定區(qū)域加工形成凹槽；或者用氫氧焰對(duì)表面的特定區(qū)域局部加熱使部分區(qū)域二氧化硅升華來(lái)形成凹槽；或者用加熱到高溫的等離子氣體對(duì)表面的特定區(qū)域加熱形成凹槽。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明中坩堝各部位示意圖。

圖2為本發(fā)明中坩堝內(nèi)表面凹槽局部放大圖。

具體實(shí)施例

實(shí)施例1。

采用純度為99.999%的天然石英砂高溫熔制工藝形成石英坩堝后，設(shè)定坩堝中垂直方向微凹槽之間的間隔為5mm，水平方向微凹槽之間的間隔為0.1mm，以二氧化碳?xì)怏w激光束為熱源對(duì)所設(shè)定的凹槽區(qū)域加熱使該區(qū)域二氧化硅升華，形成微寬度為500μm、深度為500μm的半圓形的微凹槽，坩堝經(jīng)后處理清洗后，即得到能夠抑制熔融硅液面振動(dòng)的石英坩堝。

實(shí)施例2。

采用純度為99.999%的天然石英砂高溫熔制工藝形成石英坩堝后，設(shè)定坩堝中垂直方向微凹槽之間的間隔為20mm，水平方向微凹槽之間的間隔為5mm，以二氧化碳?xì)怏w激光束為熱源對(duì)所設(shè)定的凹槽區(qū)域加熱使該區(qū)域二氧化硅升華，形成微寬度為200μm、深度為250μm的半橢圓形的微凹槽，坩堝經(jīng)后處理清洗后，即得到能夠抑制熔融硅液面振動(dòng)的石英坩堝。

實(shí)施例3。

采用純度為99.999%的合成石英砂高溫熔制工藝形成石英坩堝后，設(shè)定坩堝中垂直方向微凹槽之間的間隔為10mm，水平方向微凹槽之間的間隔為3mm，采用鉆石鉆頭在水冷的條件下對(duì)所設(shè)定的凹槽區(qū)進(jìn)行研磨，形成微寬度為200μm、深度為200μm的矩形的微凹槽，坩堝經(jīng)后處理清洗后，即得到能夠抑制熔融硅液面振動(dòng)的石英坩堝。

實(shí)施例4。

采用純度為99.999%的合成石英砂高溫熔制工藝形成石英坩堝后，設(shè)定坩堝中垂直方向微凹槽之間的間隔為15mm，水平方向微凹槽之間的間隔為4mm，以氫氧焰熱源對(duì)所設(shè)定的凹槽區(qū)域加熱使該區(qū)域二氧化硅升華，形成微寬度為500μm、深度為300μm的半橢圓形微凹槽，坩堝經(jīng)后處理清洗后，即得到能夠抑制熔融硅液面振動(dòng)的石英坩堝。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
一種抑制熔融硅液面振動(dòng)的石英坩堝，其壁部和彎曲部的內(nèi)表面在垂直方向和水平方向分布有微凹槽，微凹槽的寬度為0～500μm，微凹槽的深度為0～500μm；垂直方向微凹槽之間的間隔為5～20mm，水平方向微凹槽之間的間隔為0.1～5mm；凹槽的橫截面為半圓形、矩形或半橢圓形中的任意一種；所述的微凹槽形成方法為：在坩堝制備的高溫熔制工藝結(jié)束后，用二氧化碳?xì)怏w激光器發(fā)射激光束對(duì)坩堝內(nèi)表面特定區(qū)域加熱使部分區(qū)域二氧化硅升華來(lái)形成凹槽；或者用鉆石鉆頭在水冷的條件下對(duì)表面的特定區(qū)域加工形成凹槽；或者用氫氧焰對(duì)表面的特定區(qū)域局部加熱使部分區(qū)域二氧化硅升華來(lái)形成凹槽；或者用加熱到高溫的等離子氣體對(duì)表面的特定區(qū)域加熱形成凹槽。此坩堝能夠有效地保證拉晶工序的順利進(jìn)行，并提高成晶率。

技術(shù)研發(fā)人員：向真雄;吳文垚;司繼成
受保護(hù)的技術(shù)使用者：德令哈晶輝石英材料有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.29
技術(shù)公布日：2017.10.24