CN103526280A - 一种内表面具有凹槽拉晶用石英玻璃坩埚的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种拉制单晶硅用石英玻璃坩埚及其制备方法，其特征在于：石英玻璃坩埚内表面特定区域有凹槽。设坩埚总高度为H，凹槽位于从石英玻璃坩埚底部开始0.2H-0.99H范围的相应位置。本发明石英玻璃坩埚在拉制硅单晶时能够稳定抑制硅溶液的表面振动，并具有长寿命的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于拉制单晶硅的石英玻璃坩埚，属于石英坩埚制备技术领域。
背景技术
在现有技术中，直拉法（Czochralski）被广泛用作单晶硅的制备方法。根据CZ法，晶体的生长是在晶体提拉炉中进行的，将多晶硅装填到石英坩埚中，然后通过环绕在坩埚壁外表面的加热器熔化。使晶种与熔融的硅液表面接触，通过提拉来完成单晶硅锭的生长。在这种提拉过程中，石英玻璃坩埚要经受长达数十小时机械、化学、热应力和熔融硅液的侵蚀。随着坩埚的尺寸越大，其使用的时间越长，同时也就意味着经受侵蚀的时间越长。
通常情况下，单晶硅拉制过程中石英玻璃坩埚会与熔融的硅液反应，并产生SiO气体，形成小气泡附着在石英玻璃坩埚内壁，随着反应的持续，这些小气泡会富集并合并长大，最终脱离坩埚壁从熔融的硅液表面逸出。这些气泡的逸出、破裂会导致硅液表面的振动。
硅液表面发生振动时，会导致拉晶过程中形成位错，严重会出现断胞，拉晶终止等事故的发生，严重影响单晶硅锭的质量和成晶率。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种用于拉制单晶硅的石英玻璃坩埚及其制备方法，此种石英玻璃坩埚能够有效地抑制拉晶过程中的表面振动。
根据本发明，石英玻璃坩埚在毛坯形成后，采用物理研磨或高温蒸发工艺，使其内表面特定区域内具有凹槽结构。
设石英玻璃坩埚的总高度为H，所述特定区域为从石英玻璃坩埚底部开始0.2H至0.99H高度范围内，凹槽之间的间距d为5mm～20mm。
所述的凹槽，宽度w为0.1mm～5mm，深度t为石英玻璃坩埚壁厚T的5%～20%。
所述的高温蒸发工艺为采用特殊气体加热或用激光/等离子电弧局部加热气化的方式来实现。
附图说明
图1是表示本发明的内表面具有凹槽拉晶用石英玻璃坩埚。
具体实施例
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明，但不作为对本发明的限定。
实施例1
石英玻璃坩埚毛坯制备完成，经喷砂、切边、倒角后，转移到装有专用夹具的旋转机台上，使石英坩埚以中心轴为圆形旋转。在对应石英玻璃坩埚高度为0.8H的位置采用半径为2mm的金刚石转头对石英玻璃坩埚内壁进行研磨，同时用水冷冷却，研磨深度为坩埚壁厚的10%。此处凹槽完成后，将研磨转头向底部移动10cm，重复之前的操作，继续研磨。当研磨转头移动至0.5H高度以下时停止凹槽实现工序，将坩埚取出，洗净，烘干。这样，内表面具有凹槽结构的石英玻璃坩埚就制备完成了。
实施例2
石英玻璃坩埚毛坯制备完成，经喷砂、切边、倒角后，转移到装有专用夹具的旋转机台上，使石英坩埚以中心轴为圆形旋转。在对应石英玻璃坩埚高度为0.9H的位置采用激光束（激光束的直径设置成0.5mm）对石英玻璃坩埚内表面灼烧并使其蒸发，激光束与坩埚内表面做相对运动。控制激光功率和相对运动速度，使灼烧厚度为坩埚壁厚的10%。此处凹槽完成后，将研磨转头向底部移动5cm，重复之前的操作，继续灼烧。当灼烧位置移动至0.4H高度以下时停止凹槽实现工序，将坩埚取出，洗净，烘干。这样，内表面具有凹槽结构的石英玻璃坩埚就制备完成了。
以上所述的实施例，只是本发明较优选的实施例的几种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换，都应该包含在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种用于拉制单晶硅的石英玻璃坩埚，其特征在于：坩埚内表面特定区域内具有凹槽结构。
2.根据权利要求1所述的石英玻璃坩埚，石英玻璃坩埚的总高度用H表示，其特征在于：具有凹槽的特定区域位于从底部开始0.2H-0.99H之间的区域内。
3.根据权利要求1或2所述的石英玻璃坩埚，其特征在于：坩埚内表面凹槽为环状，并在垂直与坩埚高度方向上水平分布。
4.根据权利要求1或3所述的石英玻璃坩埚，其特征在于：凹槽的深度t为坩埚对应位置壁厚T的5%～20%。
5.根据权利要求1或3所述的石英玻璃坩埚，其特征在于：凹槽的宽度w为0.1mm～5mm。
6.根据权利要求1或3所述的石英玻璃坩埚，其特征在于：特定区域内凹槽的分布间距d为5mm-20mm。
7.根据权利要求1或3所述的石英玻璃坩埚，其特征在于：凹槽是通过对石英坩埚胚体物理研磨或采用特殊气体加热或用激光/等离子电弧局部加热气化的方式来实现的。
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