CN109642341A

CN109642341A - 具有图案化突起结构层的硅锭生长坩埚

Info

Publication number: CN109642341A
Application number: CN201780030783.XA
Authority: CN
Inventors: 阿布·乌代亚·森蒂尔·库马兰; 吴育豪; 唐琦; 班诺特·吉恩·雅克·勒弗劳; 黄福佳; 宋辉光
Original assignee: Renewable Energy Corp ASA
Current assignee: Renewable Energy Corp ASA
Priority date: 2016-05-18
Filing date: 2017-05-10
Publication date: 2019-04-16
Also published as: GB201608873D0; EP3458629B1; US20200010978A1; TW201819694A; GB2550415A; EP3458629A1; JP2019520292A; JP7145763B2; WO2017199132A1; ES2968668T3; TWI798177B

Abstract

提出一种用于生长硅锭的坩埚(1)。该坩埚包括容器(3)，容器(3)具有围绕容器的内部(9)的底壁(5)和侧壁(7)。底壁和侧壁的内表面施加有涂层(11)，该涂层包括与由熔融硅的锭生长相容的耐温材料，例如氮化硅。此外，在底壁的内表面施加有图案化突起层(13)。该图案化突起层包括基质(15)，该基质是与由熔融硅的锭生长相容的耐温材料构成的，例如氮化硅。此外，该图案化突起层还包括成核增强材料的颗粒(17)，例如二氧化硅，该颗粒从所述基质局部地突起。因此，突起颗粒(17)可以在锭的晶体生长期间产生多个成核点的图案。由于这样的多个成核点，在晶体生长期间可以减少位错密度缺陷向顶部的传播，使得例如用从所得到的锭切出的晶片生产的太阳能电池可以具有改进的转换效率。

Description

具有图案化突起结构层的硅锭生长坩埚

技术领域

本发明涉及一种用于生长硅晶锭的坩埚，该硅晶锭可用于例如生产用于太阳能电池制造的多晶硅晶片。本发明还涉及制备坩埚的方法。

背景技术

太阳能电池是用于将光能转换成电能的光伏器件。太阳能电池通常基于半导体衬底。大多数商业上可获得的太阳能电池是使用诸如硅晶片的硅衬底生产的。

硅晶片通常是通过将固体硅块切片或锯成薄片来生产。这种硅块通常是通过熔化纯化的硅然后固化熔体来制备。根据物理条件，这种固化可以导致单晶硅块或多晶(multi-crystalline,mc-Si)或多晶(poly-crystalline)硅块。

在许多情况下，多晶硅是通过将液体硅熔体填充或浇铸到特殊坩埚中然后通过以特定控制的方式冷却熔体将熔体固化来生产的。通常，在这种固化过程中的物理条件可能显著影响所得晶体硅块的物理特性。这种晶体硅块也称为硅锭。

传统上，用于生长硅锭的坩埚包括由诸如二氧化硅(也称为石英坩埚)、石墨、碳化硅或类似的耐高温材料制成的容器。在许多情况下，该容器的表面涂有附加层，例如用作防止任何污染物从容器扩散到非常热的硅熔体中的阻挡层。还提供涂覆层，用于简化固化后的锭从坩埚中的释放。

发明内容

可能需要一种用于生长硅锭的改进的坩埚，其尤其能够生产具有有利物理特性的锭。特别地，可能需要一种可用来铸造硅锭的改进的坩埚，基于该硅锭可以生产用于高效太阳能电池的硅晶片。此外，可能需要一种制备这种坩埚的有利方法。

根据独立权利要求的坩埚和方法可满足这些需要。在从属权利要求和说明书中限定了有利的实施例。

根据本发明的第一方面，提出一种用于生长硅锭的坩埚。所述坩埚包括容器，该容器具有围绕该容器的内部的底壁和侧壁。所述坩埚还包括施加到所述底壁和所述侧壁的内表面的涂层。所述涂层包括耐温的材料，该材料与由熔融硅的锭生长相容，例如氮化硅。所述坩埚还包括施加在所述底壁的内表面的图案化突起层。所述图案化突起层包括由耐温材料构成的基质，所述耐温材料与由熔融硅的锭生长相容，例如氮化硅。所述图案化突起层还包括成核增强材料的颗粒，这些颗粒从所述图案化突起层的基质局部地突起。

根据本发明的第二方面，提出一种制备用于生长硅锭的坩埚的方法。该方法至少包括以下步骤，优选以所示顺序：首先，提供容器，该容器具有围绕容器的内部的底壁和侧壁。然后，向所述底壁和所述侧壁的内表面施加涂层。该涂层包括耐温材料，该材料与由熔融硅的锭生长相容，例如氮化硅。耐温材料应该耐受至少1000℃，优选至少1400℃或甚至至少1500℃的温度，而不会显著损坏或劣化。随后，对所述底壁的内表面，即在先前施加到所述底壁的涂层的顶部上，施加图案化突起层。所述图案化突起层包括由耐温材料构成的基质，所述耐温材料与由熔融硅的锭生长相容，例如氮化硅。此外，所述图案化突起层包括成核增强材料的颗粒。其中，以这种方式施加所述图案化突起层，并且所述颗粒被调整为使得所述颗粒局部地从所述基质突起。

与本发明的实施例有关的原理可以被理解为基于并且不限制本发明的范围的以下思想和认识：

如背景技术部分中所指出的，已经发现，由于各种原因，用耐温材料涂覆坩埚容器的壁可能是有益的。尤其是，涂层可以防止污染物从容器扩散到浇铸到坩埚中的热硅熔体中。此外，涂层可以用作释放层，从而简化固化的硅锭从坩埚中的释放。为此目的，通常制备涂层以便在与液体硅熔体接触时形成非润湿剂。例如，已经证明，包含氮化硅的涂层，例如以氮化硅粉末的形式，为坩埚的容器提供良好的保护和释放特性。因此，容器壁的所有内表面，即指向容器的内部并因此与浇铸到容器中的热硅熔体接触的表面，优选涂覆有该涂层。

然而，已经发现，在这种涂覆容器中铸造的硅锭被用于切割成用于制造硅太阳能电池的硅晶片时可能具有非最佳特性。

令人惊奇的是，现在已经发现，在容器底壁的内表面提供施加于其上的图案化突起层可以以积极的方式影响所得硅锭的特性。即，在由这种硅锭切割出的晶片上生产的太阳能电池可以具有提高的效率。特别地，假设该图案化突起层可以改变表面形态，例如，增加容器内表面的粗糙度。此外，当垂直温度梯度高时，该图案化突起层可能产生局部温度不均匀性。另外，该图案化突起层可以包括在基质上的随机分布的成核增强颗粒，这些颗粒可以充当润湿点，从而改变或改善润湿性质以帮助硅成核。

该涂层可以直接沉积在坩埚的一个或多个壁的顶部上。该图案化突起层可以直接沉积在下面的涂层的顶部上，即，可以与涂层直接机械接触。或者，可以在图案化突起层和涂层之间和/或在涂层和坩埚的壁之间插入具有合适的耐温性的附加层。

具体地，该图案化突起层包括基质，该基质可以由与下面的涂层的材料相同或相似的耐温材料制成。特别地，该基质可包含氮化硅或由氮化硅构成。与涂层类似，基质的这种材料可以作为锭释放剂。在这种情况下，“与由熔融硅的锭生长相容的耐温材料”可以被理解为在经受通常在由硅熔体生长锭期间出现的温度时，即通常高于1000℃或在许多时间高于1500℃的温度，不会显著地永久改变其物理和/或化学特性的材料。特别地，这种耐温材料在上述温度不会熔化或燃烧。该图案化突起层的基质可以形成层或膜。在该基质中，包括小颗粒的成核增强材料。其中，基质以及颗粒的特征被调整为使得颗粒局部地从基质突起。换句话说，例如，被施加到底壁的内表面上的基质层的厚度可以与嵌入基质中的至少许多颗粒的尺寸是相同的数量级，或者可以小于该尺寸，使得至少这些颗粒不是完全封闭在基质中，而是从基质朝向容器的内部突起。换句话说，突起的颗粒形成从底壁的内表面朝向容器的内部延伸的小的或甚至微观的突起。这些突起可以形成规则或不规则的图案，例如，随机图案。

这些突起颗粒由成核增强材料制成。这意味着这些颗粒通常由不同于基质材料并具有其他物理特性的材料制成。因此，由于这种不同的物理特性，每个突起颗粒可以在固化坩埚内的硅熔体时用作成核点。换句话说，在冷却坩埚内的硅熔体时，固化过程优选在这些成核点之一开始。

已经观察到，在硅熔体固化时提供大量成核点可导致所得硅锭中较小的晶粒。在锭中存在这种较小的晶粒可以因此减少位错密度缺陷朝向锭的顶部传播。其结果是可以增强从这种锭切割的晶片的物理特性，并且可以提高用这种晶片制造的太阳能电池的转换效率。

根据一个实施例，所述图案化突起层仅被施加到底壁的内表面。

换句话说，虽然所述图案化突起层被施加到底壁的内表面，但是优选地不将其施加到容器的侧壁的内表面。

一方面，已经观察到，仅将图案化突起层施加到底壁可能就足以获得所提供的多个成核点对于期望的减少的位错密度缺陷传播的有益效果。将图案化突起层也施加到容器的侧壁似乎不会进一步改善在这种坩埚中生长的锭的物理特性。另一方面，似乎仅在底壁的内表面上而不是在侧壁的内表面上施加图案化突起层可以改善硅锭生长期间的坩埚特性。例如，仅由涂层覆盖但不由图案化突起层覆盖的侧壁的非润湿内表面仅可以在固化后释放生长的硅锭。

根据一个实施例，所述成核增强材料适于在与液体硅熔体接触时形成润湿剂。

换句话说，用于包括在图案化突起层中的颗粒的材料应该优选地选择为使得与坩埚底部的突起颗粒接触的液体硅熔体可以至少在这些颗粒从基质突起的表面处润湿它们。由于这种润湿特性，这些颗粒可以用作成核点，从而改变覆盖容器底壁的内表面的层的表面形态。

根据一个实施例，成核增强材料的颗粒是二氧化硅砂(SiO₂)、碳化硅(SiC)或碳(C)颗粒。二氧化硅砂(SiO₂)可能是优选的选择。

换句话说，所述颗粒可以由氧化硅或碳化硅或碳构成，并且可以具有典型的尺寸和形状，如沙粒状。例如，所述颗粒可具有尖头、锐边缘等。或者，所述颗粒可以是圆形的或甚至是球形的。已经观察到，当从基本上由氮化硅构成的基质局部地突起并与待固化的熔融硅接触时，这种砂粒用作成核点。

例如，所述成核增强材料的颗粒可具有20μm至2mm之间的尺寸，优选地在100μm与1mm之间。

已经观察到，颗粒的这种尺寸导致有益的图案化突起层，因为尤其是颗粒可以从周围的基质略微突起例如几微米到几百微米，但是不会延伸到容器内部太远，否则这可能会干扰硅锭的生长或甚至损坏生长锭的表面层。

可以理解，包含在图案化突起层中的颗粒可以具有颗粒尺寸分布。这意味着通常不是所有颗粒都具有相同的尺寸，而是颗粒尺寸可以变化。优选地，颗粒尺寸分布为使得包含在图案化突起层中的所有颗粒的至少50％，优选至少90％的尺寸分别在20微米至2毫米或100微米至1毫米的范围内。

根据一个实施例，所述图案化突起层的厚度在0.3mm至3mm之间，优选地在1mm至2mm之间。

已经观察到，提供具有这种厚度的图案化突起层导致在这种坩埚中生长的锭的有益物理特性。

可以注意到，所述图案化突起层可以不具有均匀的厚度。例如，所述图案化突起层可以在仅存在形成图案化突起层的基质的区域中具有较低的厚度，而在颗粒从基质突起的区域中可以具有延伸的厚度。因此，术语“图案化突起层的厚度”在本文中可以理解为指的是图案化突起层的平均厚度。此外，由于图案化突起层的厚度主要由施加在底壁内表面的顶部上的基质的厚度决定，因此图案化突起层的厚度大致对应于这种基质的厚度，并且可以超过基质层的厚度例如不超过30％，优选不超过10％。换句话说，从基质局部地突起的颗粒可以使图案化突起层的平均厚度仅增加基质层厚度的约30％，优选仅约10％。

特别地，一方面选择包含在图案化突起层中的颗粒的有益尺寸分布，另一方面选择图案化突起层的有益厚度，可以影响图案化突起层内的颗粒分布和/或颗粒从图案化突起层的基质突起的距离。

例如，在非常薄的图案化突起层中嵌入大颗粒通常将导致仅少量颗粒突起到容器的内部中，但是这些颗粒相对较大并因此突起到该内部中相当远。这种极端配置对于生长的硅锭的最终物理特性可能不是最佳的。

在另一个极端，在厚图案化突起层中包含的非常小的颗粒可能导致这些颗粒中的大多数完全包围在基质内而不是从基质中突起。因此，只有少数颗粒可用作成核点。

因此，一方面嵌入基质中的颗粒的尺寸分布和另一方面图案化突起层的厚度应当相对于彼此适当地调整。

具体地，根据一个实施例，包含在图案化突起层中的颗粒的量、这些颗粒的尺寸分布和/或图案化突起层的厚度可以具体选择为使得从基质突起的成核增强材料的颗粒包含在图案化突起层中，其面密度(areal density)为1至10/cm²之间，优选为7至10/cm²之间。

已经观察到，在图案化突起层中提供具有这种面密度的颗粒导致在这种坩埚中生长的硅锭的有益物理特性。特别地，突起颗粒的面密度可能在锭固化期间影响成核点密度，因此可能以有益的方式影响所得锭中的位错缺陷密度。例如，多个成核点可以增加晶粒的数量，并且由此可以导致每单位体积更随机的晶界。每单位体积的晶界面积越高，通常位错粘附在晶界处的概率越高，因为两个相邻晶粒之间的不对准由于能量势垒而不能容易地允许错位越过边界。在单位体积的材料中可以容纳更高浓度的位错。因此，更多的晶界通常会使位错传播更慢。

必须控制二氧化硅砂或碳化硅或碳颗粒尺寸分布，以便制备稳定的浆料而没有任何沉淀，并避免晶片级的更高的间隙氧含量。较小的颗粒可能导致较大的表面积，并且在铸锭过程中，可能会将更多的氧释放到熔体中。其中大部分通常作为SiO气体从熔融表面失去，但是其余部分可能留在熔体中并且可能溶解到结晶硅中。因此，控制颗粒尺寸和/或颗粒尺寸分布可能是有益的。

根据一个实施例，所述涂层的厚度为0.1mm至1mm之间，优选为0.4mm至0.5mm之间。

具有这种厚度的涂层一方面可以容易地施加到容器的内表面，另一方面可以提供足够的保护和/或释放特性。

根据一个实施例，使用本文称为“第一浆料”的特定浆料施加所述涂层，所述第一浆料至少包含氮化硅粉末。此外，在优选实施例中，所述第一浆料还包含粘合剂、分散剂和去离子水。优选地，所述第一浆料不包含任何其他组分或试剂。

根据另一实施例，使用第二浆料来施加所述化突起层，所述第二浆料至少包含氮化硅粉末和成核增强材料的颗粒。此外，根据优选的实施方式，所述第二浆料还包含粘合剂、分散剂和去离子水。同样，优选地，所述第二浆料不包含任何其他组分或试剂。

这种第一和/或第二浆料可以被容易地施加到容器壁的内表面。此外，可以以低劳动和/或低成本施加这种浆料。例如，所述浆料可以喷涂在内表面上。例如，可以应用特殊的分配喷涂系统来将所述浆料分别喷涂到待被涂层和/或图案化突起层覆盖的表面上。内表面的涂覆可以在升高的温度进行。替代地，可以使用施加第一和/或第二浆料的其他技术。例如，可以应用例如在丝网印刷中常用的图案化掩模。

包含在浆料中的氮化硅粉末可以是典型尺寸在0.1μm至5μm范围内的小氮化硅颗粒的粉末。氮化硅粉末的纯度优选超过98％，更优选超过99.9％。

所述粘合剂可包括聚乙烯醇或硅溶胶。优选地，所述粘合剂可包含硅溶胶和约50％重量的颗粒尺寸为5-100纳米的固体硅胶。

分散剂可包括丙二醇。

应当注意，表示“使用特定浆料来施加层”的提法一方面可以解释为限定用于形成相应层的制造工艺的特定特征，或者另一方面可以限定由特定制造方法产生的相应层的结构特征。更具体地说，使用第一浆料施加的涂层或使用第二浆料施加的图案化突起层的物理和/或结构性质通常直接源于使用浆料施加这些层的事实，因而例如不同于使用诸如CVD(化学气相沉积)或PVD(物理气相沉积)技术的其他技术施加的层。例如，使用特定浆料施加的涂层或图案化突起层通常具有一定的颗粒结构，这是由于所述浆料包含或多或少的肉眼可见粉末颗粒的事实，而例如使用CVD或PVD技术施加的层通常更均匀，这是由于它是用更小的微观颗粒如原子、分子和/或簇团构成的事实。此外，即使在其处理过程中浆料中包含的一些组分如粘合剂、分散剂和/或去离子水可能在浆料的后续处理过程中消失，并且因此可能不存在于最终涂层和/或图案化突起层中，但是这些组分或试剂是第一和/或第二浆料的一部分的事实通常导致所得层的特定物理和/或结构特征。例如，所得层可具有典型的孔隙率或形态，其不同于使用诸如CVD或PVD之类的其他技术施加的层，特别是氮化硅层。

根据本发明第二方面限定的方法的一个实施例，用于施加所述涂层的第一浆料具有比用于沉积所述图案化突起层的第二浆料低的粘度。

例如，第一浆料的粘度可小于100cP，优选小于10cP，而第二浆料的粘度可超过100cP，优选超过500cP。由于其低粘度，第一浆料可以容易地以均匀的厚度施加。具有较高粘度的第二浆料可以喷涂或浇铸，然后任选地铺展在容器底壁的内表面上。

图案化突起点或层可以例如借助于掩模，如丝网印刷，或利用特殊的分配喷涂系统来施加。因此，表面可具有山(润湿)和谷(非润湿)表面结构。

根据一个实施例，第一浆料的密度低于第二浆料的密度。

例如，第一浆料的密度可小于1.6g/cm³，优选小于1.4g/cm³，而第二浆料的密度可大于1.6g/cm³，优选大于1.9g/cm³。

可以以较低的固体含量制备第一浆料以避免在自动喷涂过程中出现例如阻塞或堵塞的问题。第二浆料可以以较高的固体含量制备，例如为了制备稳定的浆料而没有任何沉淀并且能够印刷突起点。

可以注意到，本文中部分地关于坩埚并且部分地关于制备坩埚的方法描述了本发明的实施例的可能特征和/或益处。本领域技术人员将理解，针对坩埚的实施例描述的特征可以类似地应用于根据本发明的方法的实施例中，反之亦然。此外，本领域技术人员将理解，各种实施例的特征可以与其他实施例的特征组合或替换，并且/或者可以被修改以便实现本发明的其他实施例。

附图说明

在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。但是，附图和说明书都不应解释为限制本发明。

图1示出根据本发明的一个实施例的坩埚的剖视图。

该图仅是示意图，而不是按比例绘制。

具体实施方式

图1示出根据本发明的一个实施例的坩埚1的剖视图。坩埚1是方形的，即具有盒形或长方体形状。对于该坩埚，其他几何形状也是可以的。

坩埚1包括具有底壁5和侧壁7的罐状容器3。底壁5通常是矩形和水平的，而侧壁7是矩形的并且基本上是竖直的。底壁5和侧壁7可以形成整体部件，以形成整个容器3。或者，底壁5和侧壁7可以是分开的部件并且可以安装在一起以形成整个容器3。壁5、7可以使用片状部件形成。例如，壁5、7可以由熔融石英片制成。通常，底壁5是几十厘米长和几十厘米宽。侧壁7通常为几十厘米高，几十厘米宽。底壁5和侧壁7的厚度通常在几毫米到几厘米的范围内，例如在3mm至10cm之间。

底壁5和侧壁7围绕容器3的内部9。其中，容器3优选地在其顶部敞开。

底壁5和侧壁7的内表面涂有薄涂层11。涂层11包括或由作为耐温材料的氮化硅构成。因此，涂层11可以抵抗浇铸到容器3中的硅熔体的非常高的温度。优选地，涂层11具有400-500μm的厚度。优选地，涂层11基本上是均匀的，即除了用于形成涂层11的氮化硅粉末颗粒之外不包括其他肉眼可见颗粒。特别地，涂层11可以具有肉眼可见均匀的厚度并且可以具有肉眼可见的光滑，优选平面表面。涂层11的覆盖容器3的侧壁7的部分优选地不被任何其他层覆盖，即朝向容器3的内部9被暴露。

在底壁5上，在涂层11的顶部上施加有附加层。该附加层是图案化突起层13，优选地覆盖底壁5的整个内表面。因此，在底壁5处，涂层11未被暴露，而是被上面的图案化突起层13覆盖。

如在图1的放大视图中所见，图案化突起层13包括基质15，多个颗粒17嵌入在基质15中。其中，基质15包含氮化硅作为耐温材料。颗粒17由成核增强材料如二氧化硅构成。颗粒17突起超过基质15的上部暴露表面。因此，突起颗粒17形成一种图案，其中成核增强尖端朝向容器3的内部9突起。

二氧化硅颗粒17的典型尺寸可以在100μm至1mm的范围内。图案尺寸，即相邻突起颗粒17之间的横向平均距离，可以在1至2mm的典型范围内。颗粒17的突起高度可以在1至2mm的范围内。

最后，关于示例性实施例说明用于制备或制造坩埚1的方法的步骤。

为了制备或制造坩埚1，首先，提供具有底壁5和侧壁7的容器3。

然后，可以通过混合高纯氮化硅粉末、去离子水、粘合剂和分散剂来制备第一氮化硅涂覆浆料。然后，可以在方形熔融二氧化硅坩埚1的底壁5和侧壁7的内表面上例如喷涂或以其他方式，如丝网印刷，沉积这种第一浆料。其中，可以以期望的指定涂覆厚度，例如在400至500μm之间，施加第一浆料。该涂覆通常在40至50℃之间的升高的涂覆温度进行。

在以这种方式施加涂层11之后，用氮化硅粉末、去离子水、粘合剂和润湿剂制备第二浆料。其中，润湿剂可以由颗粒17形成，颗粒17由成核增强材料如二氧化硅砂粒制成。优选地，该第二浆料仅被施加到底壁5的内表面或先前施加在其上的涂层11的内表面上。

虽然第一浆料具有例如1.37g/cm³的相对低的密度和例如2.96cP的低粘度，但是第二浆料具有例如1.96g/cm³的较高密度和约700cP的较高粘度。

在将涂层11和图案化突起层13施加到容器3的壁5、7的内表面上之后，在高温和开放的大气条件烘烤涂覆的坩埚1。在这样的条件下，第一和第二浆料固化并分别形成致密涂层11和图案化突起层13。

用这种坩埚1生长的硅锭可以显示出减少的位错密度缺陷。其结果是，由这种锭切出的硅晶片制造的太阳能电池可以具有提高的转换效率。

最后，应当注意，诸如“包括”的术语不排除其他元件或步骤，并且“一”或“一个”不排除多个。还可以组合关于不同实施例描述的元件。还应注意，权利要求中的附图标记不应被解释为限制权利要求的范围。

附图标记列表

1 坩埚

3 容器

5 底壁

7 侧壁

9 内部

11 涂层

13 图案化突起层

15 基质

17 颗粒

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种坩埚(1)，用于生长硅锭，所述坩埚包括：

容器(3)，其具有围绕所述容器的内部(9)的底壁(5)和侧壁(7)；

涂层(11)，其被施加到所述底壁和所述侧壁的内表面，所述涂层包含与由熔融硅的锭生长相容的耐温材料；

图案化突起层(13)，其被施加在所述底壁的所述内表面，所述图案化突起层包括由氮化硅构成的基质(15)，并且还包括成核增强材料的颗粒(17)，所述成核增强材料适于在与液体硅熔体接触时形成润湿剂，所述颗粒局部地从所述基质突起。

2.根据权利要求1所述的坩埚，其中所述图案化突起层(13)被施加到所述底壁(5)的内表面。

3.根据前述权利要求中任一项所述的坩埚，其中所述成核增强材料的颗粒(17)是二氧化硅(SiO₂)砂粒、碳化硅(SiC)颗粒和碳(C)颗粒中的一种。

4.根据前述权利要求中任一项所述的坩埚，其中所述成核增强材料的颗粒(17)的尺寸在20μm至2mm之间，优选在100μm至1mm之间。

5.根据前述权利要求中任一项所述的坩埚，其中所述图案化突起层(13)的厚度在0.3mm至3mm之间，优选在1mm至2mm之间。

6.根据前述权利要求中任一项所述的坩埚，其中从所述基质(15)突起的所述成核增强材料的颗粒(17)包含在所述图案化突起层中，所述颗粒(17)的面密度为1至10cm^-2之间，优选为7至到10cm^-2之间。

7.根据前述权利要求中任一项所述的坩埚，其中所述涂层(11)的厚度为0.1mm至1mm之间，优选为0.4mm至0.5mm之间。

8.根据前述权利要求中任一项所述的坩埚，其中包含在所述涂层中的所述耐温材料是氮化硅。

9.根据前述权利要求中任一项所述的坩埚，其中所述涂层(11)是使用包含氮化硅粉末的第一浆料施加的，并且优选地，所述第一浆料还包含粘合剂、分散剂和去离子水。

10.根据前述权利要求中任一项所述的坩埚，其中所述图案化突起层(13)是使用包含氮化硅粉末和所述成核增强材料的颗粒的第二浆料施加的，并且优选地，所述第二浆料还包含粘合剂、分散剂和去离子水。

11.一种制备坩埚(1)的方法，所述坩埚(1)用于生长硅锭，所述方法包括：

提供容器(3)，所述容器(3)具有围绕所述容器的内部(9)的底壁(5)和侧壁(7)；

将涂层(11)施加到所述底壁和所述侧壁的内表面，所述涂层包含与由熔融硅的锭生长相容的耐温材料；

将图案化突起层(13)施加到所述底壁的所述内表面，所述图案化突起层包括由氮化硅构成的基质(15)，并且还包括成核增强材料的颗粒(17)，所述成核增强材料适于在与液体硅熔体接触时形成润湿剂，

其中所述图案化突起层(13)以这种方式施加，并且所述颗粒(17)适于使得所述颗粒局部地从所述基质(15)突起。

12.根据权利要求11所述的方法，其中使用包含氮化硅粉末的第一浆料施加所述涂层(11)，并且使用包含氮化硅粉末和成核增强材料的颗粒(17)的第二浆料施加所述图案化突起层(13)。

13.根据权利要求11和12之一所述的方法，其中所述第一浆料的粘度低于所述第二浆料的粘度。

14.根据权利要求11-13中任一项所述的方法，其中所述第一浆料的密度低于所述第二浆料的密度。

Claims

1.一种坩埚(1)，用于生长硅锭，所述坩埚包括：

容器(3)，其具有围绕所述容器的内部(9)的底壁(5)和侧壁(7)；

图案化突起层(13)，其被施加在所述底壁的所述内表面，所述图案化突起层包括与由从熔融硅的锭生长相容的耐温材料构成的基质(15)，并且还包括成核增强材料的颗粒(17)，所述颗粒局部地从所述基质突起。

3.根据前述权利要求中任一项所述的坩埚，其中所述成核增强材料适于在与液体硅熔体接触时形成润湿剂。

4.根据前述权利要求中任一项所述的坩埚，其中所述成核增强材料的颗粒(17)是二氧化硅(SiO₂)砂粒、碳化硅(SiC)颗粒和碳(C)颗粒中的一种。

5.根据前述权利要求中任一项所述的坩埚，其中所述成核增强材料的颗粒(17)的尺寸在20μm至2mm之间，优选在100μm至1mm之间。

6.根据前述权利要求中任一项所述的坩埚，其中所述图案化突起层(13)的厚度在0.3mm至3mm之间，优选在1mm至2mm之间。

7.根据前述权利要求中任一项所述的坩埚，其中从所述基质(15)突起的所述成核增强材料的颗粒(17)包含在所述图案化突起层中，所述颗粒(17)的面密度为1至10cm^-2之间，优选为7至到10cm^-2之间。

8.根据前述权利要求中任一项所述的坩埚，其中所述涂层(11)的厚度为0.1mm至1mm之间，优选为0.4mm至0.5mm之间。

9.根据前述权利要求中任一项所述的坩埚，其中包含在所述涂层和所述图案化突起层中的至少一个中的所述耐温材料是氮化硅。

10.根据前述权利要求中任一项所述的坩埚，其中所述涂层(11)是使用包含氮化硅粉末的第一浆料施加的，并且优选地，所述第一浆料还包含粘合剂、分散剂和去离子水。

11.根据前述权利要求中任一项所述的坩埚，其中所述图案化突起层(13)是使用包含氮化硅粉末和所述成核增强材料的颗粒的第二浆料施加的，并且优选地，所述第二浆料还包含粘合剂、分散剂和去离子水。

12.一种制备坩埚(1)的方法，所述坩埚(1)用于生长硅锭，所述方法包括：

将图案化突起层(13)施加到所述底壁的所述内表面，所述图案化突起层包括与由熔融硅的锭生长相容的耐温材料构成的基质(15)，并且还包括成核增强材料的颗粒(17)，

13.根据权利要求12所述的方法，其中使用包含氮化硅粉末的第一浆料施加所述涂层(11)，并且使用包含氮化硅粉末和成核增强材料的颗粒(17)的第二浆料施加所述图案化突起层(13)。

14.根据权利要求12和13之一所述的方法，其中所述第一浆料的粘度低于所述第二浆料的粘度。

15.根据权利要求12-14中任一项所述的方法，其中所述第一浆料的密度低于所述第二浆料的密度。