CN113716878A - 一种石英表面复合涂层及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种石英表面复合涂层，包括沉积于石英材料表面上的第一SiO2/SiC复合涂层，沉积于所述第一SiO2/SiC复合涂层表面的第二SiO2/SiC复合涂层，以及所述沉积于第二SiO2/SiC复合涂层表面的SiC涂层；所述第一SiO2/SiC复合涂层中，SiO2的含量高于SiC的含量；所述第二SiO2/SiC复合涂层中，SiO2的含量与SiC的含量比例相近。该复合涂层的结构稳定，与石英表面之间的结合力强，且耐氢氟酸腐蚀性能优异，能够防止石英在高温热处理条件下与晶片发生粘结，同时能够防止石英中的杂质挥发对晶片造成污染，有效保障晶片的质量。除此之外，本发明还提供一种石英表面复合涂层的制备方法，同样具有上述技术效果，且制备工艺简单，成本低。

Description

一种石英表面复合涂层及其制备方法
技术领域
本发明涉及半导体晶片热处理技术领域，尤其涉及一种石英表面复合涂层及其制备方法。
背景技术
石英是主要造岩矿物之一，一般指低温石英(α-石英)，是石英族矿物中分布最广的一个矿物，广义的石英还包括高温石英(β-石英)和柯石英等。石英是一种物理性质和化学性质均十分稳定的矿产资源，其热膨胀系数较小，能够承受剧烈的温度变化而不炸裂，具有较强的耐腐蚀性能(是不锈钢的150倍)，尤其在高温下具有良好的化学稳定性。因此，石英玻璃常被作为晶舟材料使用。
然而，石英舟在实际使用过程中存在一些缺点，例如：1、石英舟在高温热处理下容易和晶片发生粘结；2、石英舟里面的一些杂质容易挥发出来污染晶片，降低晶片质量；3、虽然石英玻璃耐酸碱腐蚀能力较强，但是不耐氢氟酸腐蚀。
因此，如何提供一种结构稳定，耐氢氟酸腐蚀性能优异，能够有效保障晶片质量的石英表面复合涂层，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种石英表面复合涂层，该复合涂层的结构稳定，与石英表面之间的结合力强，且耐氢氟酸腐蚀性能优异，能够防止石英在高温热处理条件下与晶片发生粘结，同时能够防止石英中的杂质挥发对晶片造成污染，有效保障晶片的质量。除此之外，本发明还提供一种石英表面复合涂层的制备方法，同样具有上述技术效果，且制备工艺简单，成本低。
本发明的技术方案如下：
一种石英表面复合涂层，包括沉积于石英材料表面上的第一SiO2/SiC复合涂层，沉积于所述第一SiO2/SiC复合涂层表面的第二SiO2/SiC复合涂层，以及所述沉积于第二SiO2/SiC复合涂层表面的SiC涂层；所述第一SiO2/SiC复合涂层中，SiO2的含量高于SiC的含量；所述第二SiO2/SiC复合涂层中，SiO2的含量与SiC的含量比例相近。
优选的，所述第一SiO2/SiC复合涂层中，SiO2的含量为60-90wt％。
优选的，所述第二SiO2/SiC复合涂层中，SiO2的含量为50-60wt％。
优选的，所述第一SiO2/SiC复合涂层、所述第二SiO2/SiC复合涂层、以及所述SiC涂层的厚度比例为(1-5μm)：(1-5μm)：(50-100μm)，所述第一SiO2/SiC复合涂层、所述第二SiO2/SiC复合涂层、以及所述SiC涂层的总厚度为52-110μm。
本发明将三个涂层的厚度比例控制为(1-5μm)：(1-5μm)：(50-100μm)，其理由在于第一、第二复合涂层起到一个梯度过渡的作用，从而提高涂层与石英坩埚之间的结合力，过渡涂层厚度不宜过后，否则会影响整体SiC涂层的力学性能。
相对于现有技术而言，本发明在石英材料表面设置复合涂层，该复合涂层与石英材料表面接触的一侧为第一SiO2/SiC复合涂层，相较于直接在石英材料表面设置SiC涂层的方式而言(SiC与石英的热膨胀系数相差大，在石英上直接沉积SiC涂层容易产生裂纹，甚至导致SiC涂层从石英表面剥落下来)，第一SiO2/SiC复合涂层能够缓解石英材料与SiC涂层之间的热膨胀系数失配，防止涂层在使用过程中产生裂纹，从石英材料表面脱落。进一步的，以SiC涂层作为最外层，由于SiC涂层具有超高的熔点(约2700℃)，因此，其在使用过程中不会与晶片发生粘结，同时，SiC涂层还具有优秀的耐酸碱腐蚀能力，能够抵抗氢氟酸的腐蚀，提高石英材料的使用寿命。而第二SiO2/SiC复合涂层的设置，使SiC的浓度从石英材料表面到SiC涂层之间呈梯度变化，起到桥梁作用，使第一SiO2/SiC复合涂层、第二SiO2/SiC复合涂层、以及SiC涂层之间具有良好的物理化学相容性，保证复合涂层结构稳定且致密，避免各涂层间发生彼此分离，防止石英材料中的杂质逸出污染晶片，保证晶片的质量。
本发明提供的石英表面复合涂层，在半导体晶片的热处理服役温度下，SiO2与SiC之间不会发生反应，具有良好的物理化学相容性，彼此间连接紧密且结构稳定，不会在使用过程中产生裂纹。
除此之外，本发明还提供上述石英表面复合涂层的制备方法，包括以下步骤：
S1.将所述石英材料置于气相沉积炉中，通过化学气相沉积法在所述石英材料的表面沉积所述第一SiO2/SiC复合涂层；
S2.在所述第一SiO2/SiC复合涂层的表面通过化学气相沉积法沉积所述第二SiO2/SiC复合涂层；
S3.在所述第二SiO2/SiC复合涂层的表面通过化学气相沉积法沉积SiC涂层。
本发明采用化学气相沉积的方法在石英材料表面制备各涂层，各涂层结构致密且纯度高，能够有效避免石英材料中杂质挥发对晶片质量造成影响。
优选的，所述步骤S1中，氧源气的流量为1-1.8L/min，碳源的流量为0.6-2L/min，稀释气的流量为1-2.5L/min，沉积温度为1000-1300℃，沉积时间为3-10h，沉积压强为0.2-4KPa；
当硅源为气态时，硅源气的流量为0.5-10L/min，
当硅源为液态时，液态硅源由载气通过鼓泡法带入所述气相沉积炉内，所述载气的流量为0.6-2L/min。
优选的，所述步骤S2中，氧源气的流量为0.5-1.2L/min，碳源的流量为0.6-2L/min，稀释气的流量为1-2.5L/min，沉积温度为1000-1300℃，沉积时间为3-10h，沉积压强为0.2-4KPa；
当硅源为气态时，硅源气的流量为0.5-10L/min，
当硅源为液态时，液态硅源由载气通过鼓泡法带入所述气相沉积炉内，所述载气的流量为0.6-2L/min。
优选的，所述步骤S3中，碳源流量为0.6-2L/min，稀释气的流量为4-10L/min，沉积温度为1100-1300℃，沉积时间为10-20h，沉积压强为0.2-4KPa；
当硅源为气态时，硅源气的流量为0.5-10L/min，
当硅源为液态时，液态硅源由载气通过鼓泡法带入所述气相沉积炉内，所述载气的流量为0.6-2L/min。
优选的，所述硅源包括SiCl4、HSiCl3、H2SiCl2、H3SiCl、SiH4、CH3SiCl3、(CH3)2SiCl2、Si(OC2H5)4中的一种或几种。
优选的，所述碳源包括CH3SiCl3、(CH3)2SiCl2、Si(OC2H5)4中的一种或几种。当碳源为液态时，液态碳源同样由载气通过鼓泡法带入所述气相沉积炉内，所述载气的流量为0.6-2L/min。
优选的，所述稀释气包括H2、Ar一种或两种。
优选的，所述载气包括H2。
优选的，在步骤S1之前，还包括对所述石英材料进行喷砂处理，清洗，烘干的过程。
其中，喷砂处理的目的在于，增加石英材料的表面粗糙度，增加石英材料与涂层之间的接触面积和机械咬合力，保障基底与涂层之间的紧密连接。
清洗的目的在于，去除石英材料表面的无机及有机杂质。
优选的，所述清洗过程依次为：无水乙醇清洗-NaOH溶液浸泡-无水乙醇清洗-王水浸泡-无水乙醇清洗-丙酮浸泡-无水乙醇清洗。
清洗完毕后，可以将石英材料放置在烘干设备中烘干待用。
当需要对石英材料进行涂层处理时，将清洗烘干后的石英材料放入气相沉积炉中，抽真空至炉体极限真空0-100Pa。
再将气相沉积炉升温至1000-1300℃，升温速率为2-10℃/min，当气相沉积炉达到预设温度时，通入惰性稀释气体(可以是Ar气)，保温半小时左右，同时调控炉内压力，保持炉压为100-4000Pa。
保温完成，且炉压稳定后，开始进行上述步骤S1，步骤S2，以及步骤S3,依次在石英材料表面通过化学气相沉积法沉积各涂层。
沉积完成后，停止各工艺气体的输入，以1-10℃/min的冷却速率降温至500℃，再自由降温至室温。
经过本发明的方法制备的石英表面复合涂层，其结构均匀致密，涂层间结合优良，且和基体连接紧密。除此之外，本发明提供的制备方法具有涂层厚度可控、可重复性强、操作简单等优势。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1本发明所述石英表面复合涂层的结构示意图；
1-石英材料，2-第一SiO2/SiC复合涂层，3-第二SiO2/SiC复合涂层，4-SiC涂层。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合实施例对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
本发明的技术方案如下：
一种石英表面复合涂层，包括沉积于石英材料1表面上的第一SiO2/SiC复合涂层2，沉积于第一SiO2/SiC复合涂层2表面的第二SiO2/SiC复合涂层3，以及沉积于第二SiO2/SiC复合涂层3表面的SiC涂层4；第一SiO2/SiC复合涂层2中，SiO2的含量高于SiC的含量；第二SiO2/SiC复合涂层3中，SiO2的含量与SiC的含量比例相近。
优选的，第一SiO2/SiC复合涂层2中，SiO2的含量为60-90wt％。
优选的，第二SiO2/SiC复合涂层3中，SiO2的含量为50-60wt％。
优选的，第一SiO2/SiC复合涂层2、第二SiO2/SiC复合涂层3、以及SiC涂层4的厚度比例为(1-5μm)：(1-5μm)：(50-100μm),第一SiO2/SiC复合涂层2、第二SiO2/SiC复合涂层3、以及SiC涂层4的总厚度为52-110μm。
除此之外，本发明还提供上述石英表面复合涂层的制备方法，包括以下步骤：
S1.将石英材料1置于气相沉积炉中，通过化学气相沉积法在石英材料1的表面沉积第一SiO2/SiC复合涂层2；
S2.在第一SiO2/SiC复合涂层2的表面通过化学气相沉积法沉积第二SiO2/SiC复合涂层3；
S3.在第二SiO2/SiC复合涂层3的表面通过化学气相沉积法沉积SiC涂层4。
优选的，氧源气的流量为1-1.8L/min，碳源的流量为0.6-2L/min，稀释气的流量为4-10L/min，沉积温度为1000-1300℃，沉积时间为3-10h，沉积压强为0.2-4KPa；
当硅源为气态时，硅源气的流量为0.5-10L/min，
当硅源为液态时，液态硅源由载气通过鼓泡法带入所述气相沉积炉内，所述载气的流量为0.6-2L/min。
优选的，步骤S2中，氧源气的流量为0.5-1.2L/min，碳源的流量为0.6-2L/min，稀释气的流量为4-10L/min，沉积温度为1000-1300℃，沉积时间为3-10h，沉积压强为0.2-4KPa；
当硅源为气态时，硅源气的流量为0.5-10L/min，
当硅源为液态时，液态硅源由载气通过鼓泡法带入所述气相沉积炉内，所述载气的流量为0.6-2L/min。
优选的，步骤S3中，碳源流量为0.6-2L/min，稀释气的流量为4-10L/min，沉积温度为1100-1300℃，沉积时间为10-20h，沉积压强为0.2-4KPa；
当硅源为气态时，硅源气的流量为0.5-10L/min，
当硅源为液态时，液态硅源由载气通过鼓泡法带入所述气相沉积炉内，所述载气的流量为0.6-2L/min。
优选的，硅源包括SiCl4、HSiCl3、H2SiCl2、H3SiCl、SiH4、CH3SiCl3、(CH3)2SiCl2、Si(OC2H5)4中的一种或几种。
优选的，碳源包括CH3SiCl3、(CH3)2SiCl2、Si(OC2H5)4中的一种或几种。当碳源为液态时，液态碳源同样由载气通过鼓泡法带入气相沉积炉内，载气的流量为0.6-2L/min。
优选的，稀释气包括H2、Ar一种或两种。
优选的，载气包括H2。
优选的，在步骤S1之前，还包括对石英材料1进行喷砂处理，清洗，烘干的过程。
优选的，清洗过程依次为：无水乙醇清洗-NaOH溶液浸泡-无水乙醇清洗-王水浸泡-无水乙醇清洗-丙酮浸泡-无水乙醇清洗。
清洗完毕后，可以将石英材料1放置在烘干设备中烘干待用。
当需要对石英材料1进行涂层处理时，将清洗烘干后的石英材料1放入气相沉积炉中，抽真空至炉体极限真空1-100Pa。
再将气相沉积炉升温至1000-1300℃，升温速率为2-10℃/min，当气相沉积炉达到预设温度时，通入惰性稀释气体(可以是Ar气)，保温半小时左右，同时调控炉内压力，保持炉压为100-4000Pa。
保温完成，且炉压稳定后，向炉内通入各工艺气体，开始进行上述步骤S1，步骤S2，以及步骤S3,依次在石英材料1表面通过化学气相沉积法沉积各涂层。
沉积完成后，停止各工艺气体的输入，以1-10℃/min的冷却速率降温至500℃，再自由降温至室温。
实施例1
首先，对石英舟进行喷砂处理，增加其表面粗糙度。
然后对石英舟进行清洗，去除其表面的无机及有机杂质。清洗步骤依次为：无水乙醇清洗、NaOH溶液浸泡、无水乙醇清洗、王水浸泡、无水乙醇清洗、丙酮浸泡、无水乙醇清洗。
清洗干净后将石英舟置于烘干设备中烘干待用。
装炉，将清洁烘干后的石英舟放入气相沉积炉中，抽真空至炉体真空度为40Pa。再将沉积炉升温至1050℃，升温速率设为3℃/min，沉积炉达到设定温度后通入惰性稀释气体Ar气，保温半小时，并调控沉积炉内压力，炉压保持为0.8KPa。待达到保温时间，并且炉压稳定后，开始对石英舟表面进行化学气相沉积处理。
整个沉积过程包括以下步骤：
S1.向炉体中通入氧源气(CO2)以及稀释气(H2、Ar)，碳源及硅源为液态CH3SiCl3，由载气通过鼓泡法带入气相沉积炉内，载气为H2，载气流量为1.1L/min，通过化学气相沉积法在石英材料1的表面沉积第一SiO2/SiC复合涂层2，其中，氧源气的流量为1.2L/min，稀释H2气的流量为2.7L/min，稀释Ar气的流量为3.3L/min，沉积温度为1050℃，沉积时间为4h，沉积压强为0.8KPa；
S2.向炉体中通入氧源气(CO2)以及稀释气(H2)，碳源及硅源为液态CH3SiCl3，由载气通过鼓泡法带入气相沉积炉内，载气为H2，载气流量为1.5L/min，在第一SiO2/SiC复合涂层2的表面通过化学气相沉积法沉积第二SiO2/SiC复合涂层3，其中，氧源气的流量为0.9L/min，稀释H2气的流量为2.7L/min，稀释Ar气的流量为3.3L/min，沉积温度为1050℃，沉积时间为4h，沉积压强为0.8KPa；
S3.向炉体中通入稀释气(H2、Ar)，碳源及硅源为液态CH3SiCl3，由载气通过鼓泡法带入气相沉积炉内，载气为H2，载气流量为1.8L/min，在第二SiO2/SiC复合涂层3的表面通过化学气相沉积法沉积SiC涂层4，其中，稀释H2气的流量为2.7L/min，稀释Ar气的流量为3.3L/min，沉积温度为1050℃，沉积时间为10h，沉积压强为0.8KPa。
达到沉积时间后，停止各工艺气体的输入，以1℃/min的冷却速率降温至500℃，再自由降温至室温。
采用涂层附着力划痕试验机对此工艺制得的复合涂层与石英坩埚之间的结合力进行测试，划痕长度为5μm，方向与坩埚轴向平行，所测结合力大小为23N。
实施例2
首先，对石英舟进行喷砂处理，增加其表面粗糙度。
然后对石英舟进行清洗，去除其表面的无机及有机杂质。清洗步骤依次为：无水乙醇清洗、NaOH溶液浸泡、无水乙醇清洗、王水浸泡、无水乙醇清洗、丙酮浸泡、无水乙醇清洗。
清洗干净后将石英舟置于烘干设备中烘干待用。
装炉，将清洁烘干后的石英舟放入气相沉积炉中，抽真空至炉体真空度为40Pa。再将沉积炉升温至1100℃，升温速率设为5℃/min，沉积炉达到设定温度后通入惰性稀释气体Ar气，保温半小时，并调控沉积炉内压力，炉压保持为800Pa。待达到保温时间，并且炉压稳定后，开始对石英舟表面进行化学气相沉积处理。
整个沉积过程包括以下步骤：
S1.向炉体中通入氧源气(CO2)以及稀释气(H2、Ar)，碳源及硅源为液态(CH3)2SiCl2，由载气通过鼓泡法带入气相沉积炉内，载气为H2，载气流量为1.1L/min，通过化学气相沉积法在石英材料1的表面沉积第一SiO2/SiC复合涂层2，其中，氧源气的流量为1.2L/min，稀释H2气的流量为2.7L/min，稀释Ar气的流量为3.3L/min，沉积温度为1100℃，沉积时间为4h，沉积压强为0.8KPa；
S2.向炉体中通入氧源气(CO2)以及稀释气(H2)，碳源及硅源为液态(CH3)2SiCl2，由载气通过鼓泡法带入气相沉积炉内，载气为H2，载气流量为1.8L/min，在第一SiO2/SiC复合涂层2的表面通过化学气相沉积法沉积第二SiO2/SiC复合涂层3，其中，氧源气的流量为0.9L/min，稀释H2气的流量为2.7L/min，稀释Ar气的流量为3.3L/min，沉积温度为1100℃，沉积时间为4h，沉积压强为0.8KPa；
S3.向炉体中通入稀释气(H2、Ar)，碳源及硅源为液态(CH3)2SiCl2，由载气通过鼓泡法带入气相沉积炉内，载气为H2，载气流量为1.8L/min，在第二SiO2/SiC复合涂层3的表面通过化学气相沉积法沉积SiC涂层4，其中，稀释H2气的流量为2.7L/min，稀释Ar气的流量为3.3L/min，沉积温度为1100℃，沉积时间为10h，沉积压强为0.8KPa。
达到沉积时间后，停止各工艺气体的输入，以1℃/min的冷却速率降温至500℃，再自由降温至室温。
采用涂层附着力划痕试验机对此工艺制得的复合涂层与石英坩埚之间的结合力进行测试，划痕长度为5μm，方向与坩埚轴向平行，所测结合力大小为28N，涂层与坩埚基体之间的结合力增大。
实施例3
首先，对石英舟进行喷砂处理，增加其表面粗糙度。
然后对石英舟进行清洗，去除其表面的无机及有机杂质。清洗步骤依次为：无水乙醇清洗、NaOH溶液浸泡、无水乙醇清洗、王水浸泡、无水乙醇清洗、丙酮浸泡、无水乙醇清洗。
清洗干净后将石英舟置于烘干设备中烘干待用。
装炉，将清洁烘干后的石英舟放入气相沉积炉中，抽真空至炉体真空度为40Pa。再将沉积炉升温至1150℃，升温速率设为5℃/min，沉积炉达到设定温度后通入惰性稀释气体Ar气，保温半小时，并调控沉积炉内压力，炉压保持为1500Pa。待达到保温时间，并且炉压稳定后，开始对石英舟表面进行化学气相沉积处理。
整个沉积过程包括以下步骤：
S1.向炉体中通入氧源气(CO2)以及稀释气(H2、Ar)，碳源及硅源为液态Si(OC2H5)4，由载气通过鼓泡法带入气相沉积炉内，载气为H2，载气流量为1.1L/min，通过化学气相沉积法在石英材料1的表面沉积第一SiO2/SiC复合涂层2，其中，氧源气的流量为1.2L/min，稀释H2气的流量为2.7L/min，稀释Ar气的流量为3.3L/min，沉积温度为1150℃，沉积时间为4h，沉积压强为0.8KPa；
S2.向炉体中通入氧源气(CO2)以及稀释气(H2)，碳源及硅源为液态Si(OC2H5)4，由载气通过鼓泡法带入气相沉积炉内，载气为H2，载气流量为1.5L/min，在第一SiO2/SiC复合涂层2的表面通过化学气相沉积法沉积第二SiO2/SiC复合涂层3，其中，氧源气的流量为0.9L/min，稀释H2气的流量为2.7L/min，稀释Ar气的流量为3.3L/min，沉积温度为1150℃，沉积时间为4h，沉积压强为0.8KPa；
S3.向炉体中通入稀释气(H2、Ar)，碳源及硅源为液态Si(OC2H5)4，由载气通过鼓泡法带入气相沉积炉内，载气为H2，载气流量为1.8L/min，在第二SiO2/SiC复合涂层3的表面通过化学气相沉积法沉积SiC涂层4，其中，稀释H2气的流量为2.7L/min，稀释Ar气的流量为3.3L/min，沉积温度为1150℃，沉积时间为10h，沉积压强为0.8KPa。
达到沉积时间后，停止各工艺气体的输入，以1℃/min的冷却速率降温至500℃，再自由降温至室温。
采用涂层附着力划痕试验机对此工艺制得的复合涂层与石英坩埚之间的结合力进行测试，划痕长度为5μm，方向与坩埚轴向平行，所测结合力大小为30N，涂层与坩埚基体的结合力增大。
本说明书中各实施例采用递进方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种石英表面复合涂层，其特征在于，包括沉积于石英材料表面上的第一SiO2/SiC复合涂层，沉积于所述第一SiO2/SiC复合涂层表面的第二SiO2/SiC复合涂层，以及所述沉积于第二SiO2/SiC复合涂层表面的SiC涂层；
所述第一SiO2/SiC复合涂层中，SiO2的含量高于SiC的含量；
所述第二SiO2/SiC复合涂层中，SiO2的含量与SiC的含量比例相近。
2.根据权利要求1所述的石英表面复合涂层，其特征在于，所述第一SiO2/SiC复合涂层中，SiO2的含量为60-90wt％。
3.根据权利要求1所述的石英表面复合涂层，其特征在于，所述第二SiO2/SiC复合涂层中，SiO2的含量为50-60wt％。
4.根据权利要求1至3任一项所述的石英表面复合涂层，其特征在于，所述第一SiO2/SiC复合涂层、所述第二SiO2/SiC复合涂层、以及所述SiC涂层的厚度比例为(1-5μm)：(1-5μm)：(50-100μm)，所述第一SiO2/SiC复合涂层、所述第二SiO2/SiC复合涂层、以及所述SiC涂层的总厚度为52-110μm。
5.一种根据权利要求1至4任一项所述的石英表面复合涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将所述石英材料置于气相沉积炉中，通过化学气相沉积法在所述石英材料的表面沉积所述第一SiO2/SiC复合涂层；
S2.在所述第一SiO2/SiC复合涂层的表面通过化学气相沉积法沉积所述第二SiO2/SiC复合涂层；
S3.在所述第二SiO2/SiC复合涂层的表面通过化学气相沉积法沉积SiC涂层。
6.根据权利要求5所述的石英表面复合涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，氧源气的流量为1-1.8L/min，碳源的流量为0.6-2L/min，稀释气的流量为1-2.5L/min，沉积温度为1000-1300℃，沉积时间为3-10h，沉积压强为0.2-4KPa；
当硅源为气态时，硅源气的流量为0.5-10L/min，
当硅源为液态时，液态硅源由载气通过鼓泡法带入所述气相沉积炉内，所述载气的流量为0.6-2L/min。
7.根据权利要求5所述的石英表面复合涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，氧源气的流量为0.5-1.2L/min，碳源的流量为0.6-2L/min，稀释气的流量为1-2.5L/min，沉积温度为1000-1300℃，沉积时间为3-10h，沉积压强为0.2-4KPa；
当硅源为气态时，硅源气的流量为0.5-10L/min，
当硅源为液态时，液态硅源由载气通过鼓泡法带入所述气相沉积炉内，所述载气的流量为0.6-2L/min。
8.根据权利要求5所述的石英表面复合涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，碳源流量为0.6-2L/min，稀释气的流量为4-10L/min，沉积温度为1100-1300℃，沉积时间为10-20h，沉积压强为0.2-4KPa；
当硅源为气态时，硅源气的流量为0.5-10L/min，
当硅源为液态时，液态硅源由载气通过鼓泡法带入所述气相沉积炉内，所述载气的流量为0.6-2L/min。
9.根据权利要求5至8任一项所述的石英表面复合涂层的制备方法，其特征在于，在步骤S1之前，还包括对所述石英材料进行喷砂处理，清洗，烘干的过程。
10.根据权利要求9所述的石英表面复合涂层的制备方法，其特征在于，所述清洗过程依次为：无水乙醇清洗-NaOH溶液浸泡-无水乙醇清洗-王水浸泡-无水乙醇清洗-丙酮浸泡-无水乙醇清洗。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2475212A1 (en) * 2004-07-09 2006-01-09 Mihai V. Scarlete Silicon-based ceramic coatings for quartz crucibles for czochralski growth of silicon single crystals, similar unidirectional growth methods and similar semiconductor materials, and other applications requiring reduced chemical reactivity of fused silica
CN203487280U (zh) * 2013-08-08 2014-03-19 徐州协鑫太阳能材料有限公司 石英坩埚
CN104711503A (zh) * 2013-12-17 2015-06-17 中国科学院微电子研究所 一种应用于石英基材的碳化硼梯度涂层及其制备方法
CN104962991A (zh) * 2015-05-26 2015-10-07 江苏润弛太阳能材料科技有限公司 一种石英坩埚及其制备方法
DE102015201988A1 (de) * 2015-02-05 2016-08-11 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Herstellung von multikristallinem Silicium
CN107400922A (zh) * 2017-07-18 2017-11-28 镇江仁德新能源科技有限公司 一种石英坩埚涂层及其制备方法和用途
CN112144115A (zh) * 2020-09-21 2020-12-29 无锡市尚领石英科技有限公司 一种高寿命低变形率石英坩埚及其制备方法
CN112647055A (zh) * 2020-11-13 2021-04-13 中国科学院金属研究所 在单晶硅或多晶硅上制备碳化硅复合涂层的化学气相沉积方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2475212A1 (en) * 2004-07-09 2006-01-09 Mihai V. Scarlete Silicon-based ceramic coatings for quartz crucibles for czochralski growth of silicon single crystals, similar unidirectional growth methods and similar semiconductor materials, and other applications requiring reduced chemical reactivity of fused silica
CN203487280U (zh) * 2013-08-08 2014-03-19 徐州协鑫太阳能材料有限公司 石英坩埚
CN104711503A (zh) * 2013-12-17 2015-06-17 中国科学院微电子研究所 一种应用于石英基材的碳化硼梯度涂层及其制备方法
DE102015201988A1 (de) * 2015-02-05 2016-08-11 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Herstellung von multikristallinem Silicium
CN104962991A (zh) * 2015-05-26 2015-10-07 江苏润弛太阳能材料科技有限公司 一种石英坩埚及其制备方法
CN107400922A (zh) * 2017-07-18 2017-11-28 镇江仁德新能源科技有限公司 一种石英坩埚涂层及其制备方法和用途
CN112144115A (zh) * 2020-09-21 2020-12-29 无锡市尚领石英科技有限公司 一种高寿命低变形率石英坩埚及其制备方法
CN112647055A (zh) * 2020-11-13 2021-04-13 中国科学院金属研究所 在单晶硅或多晶硅上制备碳化硅复合涂层的化学气相沉积方法

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