CN104152981A - 石英坩锅脱模阻隔剂及其使用方法 - Google Patents

石英坩锅脱模阻隔剂及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种石英坩锅脱模阻隔剂及其使用方法，该石英坩锅脱模阻隔剂包含99wt%以上的氮化硅(Si3N4)，以及小于1wt%的杂质，又在氮化硅(Si3N4)中，β相的氮化硅所占的比例为60%～99%，该方法包含混合步骤、喷涂步骤以及成膜步骤，将多个脱模阻隔剂的粉末与水充分混合成悬浮溶液、接着喷涂在石英坩锅的表面，最后行烘烤，将石英坩锅的表面的水分去除，使所述脱模阻隔剂的粉末在该石英坩锅的表面形成一脱模层，藉由采用高含量的β相的氮化硅(Si3N4)，能在高温时具有稳定的结构，而使得脱模层不易裂解，同时也避免了石英坩锅中的杂质扩散至多晶硅中，达到良好的脱模及阻隔效果。

Description

石英坩锅脱模阻隔剂及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种石英坩锅脱模阻隔剂及其使用方法，主要在于使用的氮化硅中β相的比例大于60%。
背景技术
随着绿能的发展，目前使用最广泛、转换效率最高者为多晶硅太阳能，在原料的生长上，是将高纯度的多晶硅原材粉末放到耐高温的坩锅中熔融，控制特定条件使其晶粒成长，冷却后，将多晶硅从坩锅中取出，再进行切割。
将多晶硅从坩锅中取出的过程中，为了能够确保多晶硅的完整，通才采用的坩锅为石英坩锅，此外，通常在坩锅的内表面涂布一层脱模层，以利分离石英坩锅及多晶硅，该脱模层通有有机脱模剂及无机脱模剂两类，有机脱模剂通常为有机硅产品，又称为硅油，但是有易导致封胶在成形时产生缺陷，进而影响产品的良率的缺点；而无机硅目前最常用的为氮化硅(Si3N4)，通常采用>95%的α-Si3N4，α-Si3N4具有良好的烧结特性脱模效果，但是若应用在高温脱模剂领域，由于α相在1300℃以上，结构稳定性较差，开始逐渐转变为高温稳定相─β相，此时相变化伴随的体积变化将产生较多的缺陷，甚至分解脱氮，容易使得石英坩锅中的氧或是金属杂质会以扩散的方式进入多晶硅中，这都可能导致多晶硅后续制程时发生电性、物性、化性的差异。
为了能够从原材料的性质稳定，因而需要一种耐高温、高温稳定，并具有阻隔、氧、杂质的脱模剂。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种石英坩锅脱模阻隔剂，主要用于成长多晶硅，包含99wt%以上的氮化硅(Si3N4)，以及小于1wt%的杂质，又在氮化硅(Si3N4)中，β相的氮化硅(Si3N4)所占的比例为60～99%。由于β相为六方最密堆栈结构，在1300℃以上结构稳定不易分解，且β相能在高温时，保持既有的晶体结构，减少高温时发生晶体转变所造成的体积变化，使得脱模层较不易崩裂，同时能够防止石英坩锅的氧，或是金属杂质扩散至多晶硅中。
本发明的另一目的是提供一种石英坩锅脱模阻隔剂的使用方法。该方法包含一混合步骤、至少一喷涂步骤以及一成膜步骤，混合步骤是将多个脱模阻隔剂的粉末与水充分混合，并经过震荡后形成一悬浮溶液，其中脱模阻隔剂的粉末包含99wt%以上的氮化硅(Si3N4)，以及小于1wt%的杂质，又在氮化硅(Si3N4)中，β相的氮化硅(Si3N4)所占的比例为60%～99%，且其粒径在1.8μm～4.2μm，且脱模阻隔剂的粉末占悬浮溶液的20wt%～50wt%。
喷涂步骤是将该悬浮溶均匀喷涂在一石英坩锅的表面。成膜步骤进行烘烤，将石英坩锅的表面的水分去除，而使所述脱模阻隔剂的粉末在该石英坩锅的表面形成一脱模层。
本发明的特点主要在于，藉由采用高含量的β相的氮化硅(Si3N4)，而能在高温时，具有稳定的结构，而使得脱模层不易分解；且高含量的β相的氮化硅(Si3N4)，能在高温时，保持既有高温稳定相的晶体结构，减少低温稳定的α相在高温时发生晶体转变所造成的体积变化，使得脱模层较不易崩裂。同时也避免了石英坩锅中的杂质扩散至多晶硅中，达到良好的脱模及阻隔效果。
附图说明
图1为本发明石英坩锅脱模阻隔剂的使用方法。
其中，附图标记说明如下：
S1石英坩锅脱模阻隔剂的使用方法
S10混合步骤
S20喷涂步骤
S30成膜步骤
具体实施方式
以下配合图式及组件符号对本发明的实施方式做更详细的说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
本发明涉及一种石英坩锅脱模阻隔剂，主要用于成长多晶硅，包含99wt%以上的氮化硅(Si3N4)，以及小于1wt%的杂质，又在氮化硅(Si3N4)中，β相的氮化硅(Si3N4)所占的比例为60%～99%，而其余部份包含α相及γ相的至少其中之一，由于β相为六方最密堆栈结构，在1300℃以上结构稳定，所成的脱模层较为致密，同时能够防止石英坩锅的氧，或是金属杂质扩散至多晶硅中。
参阅图1，图1为本发明石英坩锅脱模阻隔剂的使用方法。如图1所示，本发明石英坩锅脱模阻隔剂的使用方法S1包含一混合步骤S10、至少一喷涂步骤S20以及一成膜步骤S30，混合步骤S10是将多个脱模阻隔剂粉末与水充分混合，并经过震荡后形成一悬浮溶液，其中脱模阻隔剂粉末包含99wt%以上的氮化硅(Si3N4)，以及小于1wt%的杂质，又在氮化硅(Si3N4)中，β相的氮化硅(Si3N4)所占的比例为60%～99%，且其粒径在1.8μm～4.2μm，且脱模阻隔剂的粉末占悬浮溶液的20wt%～50wt%。
喷涂步骤S20是将该悬浮溶均匀喷涂在一石英坩锅的表面。成膜步骤S30是在150℃以上进行烘烤，将石英坩锅的表面的水分去除，而使所述脱模阻隔剂粉末在该石英坩锅的表面形成一脱模层。
本发明的特点主要在于，藉由采用高含量的β相的氮化硅(Si3N4)，而能在高温时，具有稳定的结构，使得脱模层不易分解；且高含量的β相的氮化硅(Si3N4)，能在高温时，保持既有高温稳定相的晶体结构，减少低温稳定的α相在高温时发生晶体转变所造成的体积变化，使得脱模层较不易崩裂。同时也避免了石英坩锅中的氧及其它杂质扩散至多晶硅中，达到良好的脱模及阻隔效果。
以上所述者仅为用以解释本发明的较佳实施例，并非企图据以对本发明做任何形式上的限制，因此，凡有在相同的发明精神下所作有关本发明的任何修饰或变更，皆仍应包括在本发明意图保护的范畴。

Claims (6)

1.一种石英坩锅脱模阻隔剂，主要用于成长多晶硅，其特征在于，包含：
氮化硅(Si3N4)占99wt%以上，且β相的氮化硅(Si3N4)占氮化硅(Si3N4)总含量的比例为60%～99%；以及
杂质，小于1wt%。
2.如权利要求1所述的石英坩锅脱模阻隔剂，其特征在于，氮化硅(Si3N4)还含有α相及γ相的至少其中之一。
3.一种石英坩锅脱模阻隔剂的使用方法，其特征在于，包含：
一混合步骤，将多个脱模阻隔剂粉末与水充分混合，并经过震荡后形成一悬浮溶液；
至少一喷涂步骤，是将该悬浮溶均匀喷涂在一石英坩锅的表面；以及
一成膜步骤，进行烘烤将石英坩锅的表面的水分去除，而使所述脱模阻隔剂粉末在该石英坩锅的表面形成一脱模层，
其中所述脱模阻隔剂粉末包含99wt%以上的氮化硅(Si3N4)，以及小于1wt%的杂质，又在氮化硅(Si3N4)中，β相的氮化硅(Si3N4)所占的比例为60%～99%。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述脱模阻隔剂粉末的粒径在1.8μm～4.2μm。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述脱模阻隔剂粉末占该悬浮溶液的20wt%～50wt%。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，该成膜步骤是在150℃以上的温度下进行烘烤。
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