CN115074828A - 坩埚组件、硅晶体制备装置和硅晶体的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种坩埚组件、硅晶体制备装置和硅晶体的制备方法，坩埚组件包括：坩埚本体和聚泡模块。坩埚本体具有加料区和长晶区，加料区与长晶区连通，且加料区环绕长晶区延伸为环形；聚泡模块设于加料区内，聚泡模块包括多个聚泡单元，聚泡单元用于汇聚加料区内的硅熔体中的气泡。根据本发明实施例的坩埚组件，在加料区连续加入硅料，并对加入的硅料进行高温加热使其熔化为硅熔体，在聚泡模块的作用下该硅熔体流经聚泡单元，该聚泡单元可将硅熔体中残留的小气泡汇聚为大气泡，在浮力作用下逸出硅熔体表面，并消散到外部环境中。这样，该聚泡模块能够阻止硅熔体内的气泡进入长晶区，减少因气泡引起的晶体缺陷，提高硅晶体的品质。

Description

坩埚组件、硅晶体制备装置和硅晶体的制备方法

技术领域

本发明涉及长晶工艺技术领域，尤其是涉及一种坩埚组件、硅晶体制备装置和硅晶体的制备方法。

背景技术

连续加料长晶(CCZ)是在氩气流低压气氛中进行。加入的硅料表面和裂缝中会附着一定量的氩气，附着的氩气会在熔体中形成微小气泡，绝大部分气泡会从熔体中里逸出，但仍然有一小部分会停留在熔体内会随之流动。如果滞留时间足够长，有些有可能会达到长晶区，进入长晶区气泡会在固液界面处随硅原子一起进入晶体中，形成气孔缺陷，影响晶体品质。

CCZ长晶技术所采用的双层或多层石英坩埚，其表面由内至外依次由透明层、气泡层组成。在长晶过程中，硅熔体会与石英表面缓慢反应，腐蚀石英坩埚，使得外表面的气泡层中气泡会释放到硅熔体，且气泡可在较短的时间进入长晶区，形成缺陷以致严重影响晶体品质。

为了提高晶体的品质，迫切需要解决熔体中的气泡问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明在于提出一种坩埚组件，可对硅熔体中的气泡进行过滤，以提高生长晶体的品质。

根据本发明实施例的坩埚组件包括：坩埚本体和聚泡模块。坩埚本体具有加料区和长晶区，加料区与长晶区连通，且加料区环绕长晶区延伸为环形；聚泡模块设于加料区内，聚泡模块包括多个聚泡单元，聚泡单元用于汇聚加料区内硅熔体中的气泡。

根据本发明实施例的坩埚组件，在加料区连续加入硅料，并对加入的硅料进行高温加热使其熔化为硅熔体，在聚泡模块的作用下该硅熔体流经聚泡单元，该聚泡单元可将硅熔体中残留的小气泡汇聚为大气泡，在浮力作用下逸出硅熔体表面，并消散到外部环境中。这样，该聚泡模块对硅熔体中的气泡进行吸附、汇聚和过滤，阻止硅熔体内的气泡进入长晶区，减少因气泡引起的晶体缺陷，同时，硅熔体中的气泡大幅度减少，能够提高硅晶体的品质。

另外，根据本发明的坩埚组件，还可以具有如下附加的技术特征：

在一些实施例中，所述聚泡单元为石英件，所述石英件的纯度大于等于99.99％。

在一些实施例中，所述聚泡单元为石英块和/或石英柱。

在一些实施例中，多个所述聚泡单元随机堆放于所述加料区内，和/或，多个所述聚泡单元按预定方式排布于所述加料区内。

在一些实施例中，所述聚泡模块通过加热软化后熔结于所述加料区的内壁上。

在一些实施例中，所述聚泡模块在所述加料区内的高度大于所述坩埚本体内预设的硅熔体高度。

在一些实施例中，所述坩埚本体内还具有过渡区，所述过渡区环绕在所述长晶区延伸为环形且位于所述加料区的径向内侧，所述过渡区连通在所述加料区和所述长晶区之间，所述聚泡模块还设于所述过渡区内用于汇聚所述过渡区内的硅熔体中的气泡。

在一些实施例中，所述坩埚本体包括：锅底和内环部、中环部和坩埚壁，所述内环部、所述中环部和所述坩埚壁均为竖向延伸的环形筒状且沿径向由内而外依次套设，所述内环部、所述中环部和所述坩埚壁均与所述锅底相连，其中，所述内环部上形成有沿径向贯穿所述内环部的第一通孔，所述中环部上形成有沿径向贯穿所述中环部的第二通孔。

本发明还提出一种具有上述坩埚组件的硅晶体制备装置。

根据本发明实施例的硅晶体制备装置包括：炉体，坩埚组件设于炉体内。通过炉体对坩埚组件进行加热，使得坩埚组件内的硅料熔化为硅熔体和坩埚组件内的石英件软化熔结在加料区的内壁上。

本发明还提出一种应用于上述硅晶体制备装置的硅晶体的制备方法。

根据本发明实施例的硅晶体的制备方法包括：向长晶区内加入预定量的硅料；加热坩埚组件，使硅料熔化为硅熔体且聚泡模块软化并熔结于坩埚本体的内壁；在长晶区提拉生长硅晶体，同时以预定速度持续向加料区内加入硅料，以使长晶区内的硅熔体的高度稳定在预设高度。

附图说明

图1是根据本发明实施例的坩埚组件的块状聚泡模块随机堆放的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的坩埚组件的柱状聚泡模块互相垂直摆放的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的坩埚组件的结构示意图；

图4是本发明的硅晶体制备方法的流程图。

附图标记：

100、坩埚组件；

1、坩埚本体；11、长晶区；12、加料区；13、过渡区；14、锅底；15、内环部；16、中环部；17、坩埚壁；

2、聚泡模块；

3、加料管。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

采用CCZ法长晶中，发明人发现加入硅料的表面会附着一定量的气体，在熔料过程中，大部分的气体从熔体中逸出，但仍存在一部分气体溶解在熔体中形成气泡进入长晶区。而且，硅熔体会不断地冲刷腐蚀石英坩埚表面，造成石英坩埚中气泡层的气泡会进入硅熔体。上述存在的气泡会在长晶区的硅熔体液面处随着硅原子一起进入晶体中形成缺陷，严重影响到晶体品质。为减少因气泡引起的晶体缺陷，对此发明人从多角度考虑，不仅要阻拦过滤和去除气泡，不影响熔体的流动进入长晶区，且不会造成加料的困难。经过多次试验发现，解决问题的方向就是对承载熔体的石英坩埚进行改进。需要说明，CCZ法中，双坩埚具有长晶和加料区，三坩埚具有长晶区、加料区和过渡区，多坩埚具有长晶区、加料区和2个以上的过渡区。

首先，参考图1-图3描述根据本发明实施例的坩埚组件100。

如图1至图3所示，根据本发明实施例的坩埚组件100包括：坩埚本体1和聚泡模块2；在本实施例中，坩埚本体1具有加料区12和长晶区11，加料区12与长晶区11连通，且加料区12环绕长晶区11延伸为环形；加料区12用于接收和盛放加料管投入的硅料，投入的硅料经过高温加热熔化形成硅熔体，该硅熔体从加料区12经过连通的通道流入长晶区。其中，投入的硅料置于聚泡模块上被熔化，在高温作用下大部分附着的气体和硅料直接分离，硅熔体在加化料区内流动过程中，仍附着在熔体中的气体形成小气泡被聚泡模块吸附、汇集并排出，减少因气泡引起的缺陷，提高晶体品质。

具体地为：聚泡模块包括多个聚泡单元，该聚泡单元限制了硅熔体内气泡的自由运动，也就是说硅熔体内的气泡被聚泡单元阻拦，多个小气泡会在聚泡单元的表面聚集而形成大气泡，在浮力作用下大气泡会从硅熔体内部漂移到表面，从熔体表面逸出后汇入外部环境被气流带走。因此，硅料从熔化和流入长晶区的过程中，聚泡模块有效地阻拦并过滤和去除硅熔体中的气泡进入长晶区11，从而减少因气泡引起的缺陷，提高晶体品质。

根据本发明实施例的坩埚组件100，在加料区12连续加入硅料，并对加入的硅料进行高温加热使其熔化为硅熔体，在聚泡模块2的作用下该硅熔体流经聚泡单元，该聚泡单元可将硅熔体中残留的小气泡汇聚为大气泡，在浮力作用下移动到硅熔体表面，并排放到外部环境中。具体地，当硅熔体流经聚泡单元时，硅熔体中的气泡会吸附到聚泡单元的表面，而聚泡单元表面的气泡受流体表面张力的作用，不会随硅熔体继续流动，而是在停留在聚泡单元表面，然后聚泡单元表面的气泡逐渐汇聚为大气泡，当大气泡受到的浮力大于其上升的阻力时，气泡上升并逸出硅熔体表面。简言之，聚泡模块2对硅熔体中的气泡进行吸附、汇聚和过滤，阻止硅熔体内的气泡进入长晶区11，减少因气泡引起的晶体缺陷，同时，硅熔体中的气泡大幅度减少，能够提高硅晶体的品质。其中，外部环境就是炉内处于石英坩埚外的环境。

需要说明的是，聚泡模块的材质需要满足聚泡单元不与硅熔体发生化学反应，不会对硅熔体造成污染；在硅熔体中可以软化但不会完全熔化。

在本发明的一个实施例中，聚泡模块为填料，聚泡单元为填料单元，即聚泡模块作为填料填设于坩埚本体的加料区，高温下硅料熔化过程中，大部分附着的气体和硅料直接分离，在硅熔体的流动过程中，填料可以增加硅熔体与固态物质的接触面积，增大硅熔体中小气泡的附着面积，提高小气泡的附着效率，进而有利于小气泡沿着填料单元表面汇聚为大气泡，使得气泡排出硅熔体。其中，填料为固体的材料，如固体的石英材料。

进一步具体的实施例中，填料可直接铺设在加料区内，也可以采用填料单元铺设在加料区内，可填满整个加料区，则填料或填料单元会在加料区内形成更多地不规则的间隙，一方面增大硅熔体流动过程中与其接触面积，使得硅熔体内的气泡高效地吸附在填料或填料单元上，另一方面也增加气泡沿着填料或填料单元行走路线的长度，提高小气泡沿着其表面形成大气泡的几率，体积大的气泡才会移动到熔体表面，最终从表面逸出排放到外部环境中，达到有效地过过滤和去除气泡的作用。同理，过渡区也可采用加料区的铺设方式。

在本发明的一个实施例中，如图1至图3所示，聚泡单元可以为石英件，石英件的纯度大于等于99.99％。采用高纯度的石英件可避免对硅熔体的污染。

其中，石英件可为规则几何形状，如柱形、锥形、块状、菱形、多边形等等，石英件也可以为非规则几何形状。

具体为在加料区内的铺设可都采用规则的几何形状的石英件，该石英件可沿着加料区的周向或径向依次铺设，或加料区内的铺设都采用不规则形状的石英件，该石英件沿着加料区的径向或周向铺设，或加料区内的铺设采用不规则形状与规则形相组合的石英件，组合后的石英件可采用规则形状和不规则形状的间隔铺设。采用上述铺设的方式可有效地增大硅熔体流动中与聚泡单元的接触面积，增加硅熔体内的气泡行走的路线长度，增大小气泡形成大气泡的几率，达到有效地过滤和去除硅熔体内的气泡。同理，过渡区也可采用上述铺设方式铺设石英件。

在本发明的一个具体实施例中，如图1至图2所示，聚泡单元可以为石英块和/或石英柱。也就是说，聚泡单元可以是石英块，或者是石英柱，也可以是石英块和石英柱组合而成；在本具体实施例中，石英块是指整体呈块状结构的石英件，该块状结构的石英件的长、宽、高相接近，块料的粒径范围为5-10mm；石英柱是指整体呈条形结构的石英件，柱形结构的石英件的高较长，两端相距较远，柱形的长度范围为5-10mm。例如，石英柱可以形成为圆柱体形状。

进一步地具体的实施例中，加料区内铺设的石英柱，该石英柱沿着加料区的周向依次铺设，可填满整个加料区，这样石英柱之间形成一定规则分布的间隙，不仅增大接触面积和气泡运行的路线长度，还使得硅熔体更加顺畅地流入长晶区。此外，因为石英柱的规则排列，在相同加料区内可铺设较多量的石英柱，更进一步地增大硅熔体与石英柱的接触面积和气泡运行的路线长度，可过滤和去除硅熔体中更多的气泡，提高晶体品质。

进一步地具体的实施例中，加料区内铺设的石英块，该石英块可采用随机排放的方式填满加料区。该随机堆放的方式会形成随机分布的间隙，但不影响气泡的过滤效果，此外该随机堆放的方式比较节约时间，提高生产效率。

进一步地具体的实施例中，参见图2所示，加料区内铺设的是石英块和石英柱的组合，该组合的排列方式采用石英块和石英柱之间相互垂直摆放，这样使得流动的硅熔体与聚泡单元(即石英块和石英柱组合)接触面积更大，提高吸附气泡的机率，同时二者之间也增大气泡运行的路线长度，达到更好的气泡过滤效果，减少因气泡产生的缺陷，提高晶体品质。

在一些实施例中，坩埚本体内的聚泡模块可以布置为多个聚泡层，多个聚泡层在坩埚本体的轴线方向依次布置，每个聚泡层又包括多个聚泡单元。

在一些示例中，聚泡单元可为石英柱，每一个聚泡层中的多个石英柱可以竖向设置；每一个聚泡层中的多个石英柱也可以水平放置，且水平放置的石英柱可以沿坩埚本体的径向延伸，也可以沿坩埚本体的周向延伸；在相邻的两个聚泡层中，其中一个聚泡层的石英柱可以竖向设置，另一个聚泡层的石英柱可以水平放置。当然，每一个聚泡层中的多个石英柱还可以相对于水平面倾斜布置。上述实施例均可增大聚泡模块与硅熔体的接触面积，增大熔体内的气泡运行的路线长度，实现有效过滤和去除熔体内的气泡的目的。

总之，在本发明的上述多个实施例中，如图1至图3所示，多个聚泡单元可以随机堆放于加料区12内，和/或，多个聚泡单元可以按预定方式排布于加料区12内。也就是说，多个聚泡单元可以是随机堆放于加料区12内，或是多个聚泡单元按预定方式排布于加料区12内，也可以是随机堆放和按预定方式排布两种方式结合使用。随机堆放更加的方便快捷，节省时间，而按预定方式排布可达到更好地过滤气泡的效果，两种方式可以根据实际情况自行选择。其中，聚泡单元根据实际石英坩埚的情况，可铺设在加料区和/或过渡区。

在本发明的一个实施例中，如图1至图3所示，聚泡模块2可通过加热软化后熔结于加料区12的内壁上。这样，可以使得硅料融化为硅熔体后，减少硅熔体与加料区12的内壁的接触面积，从而减少硅熔体对加料区12的内壁腐蚀，进而减少加料区12内壁气泡层中的气泡进入到硅熔体中，避免对硅熔体造成污染。这样的设计，不仅减少气泡的来源，而且使得进入长晶区11中硅熔体更加的纯净，从而提高硅晶体生长的品质。其中，加料区的内壁可以理解为聚泡模块与加料区接触的侧壁和底壁。

在本发明的一个实施例中，如图1至图3所示，聚泡模块2在加料区12内的高度大于长晶区内预设的硅熔体液面高度，则使得在加料区12，硅料熔化过程中硅料中夹带的大部分气体直接和硅料分离排放到外部环境中，之后硅熔体可顺着聚泡模块2的表面流动，在流动过程中硅熔体会与聚泡模块发生碰撞，并与液面之下聚泡模块2进行充分地接触，硅熔体内气泡会充分地不断地被聚泡模块2吸附、汇聚和过滤。也就说，聚泡模块的高度大于长晶区内预设的硅熔体液面的高度，使得附着在硅料上的气体尽可能多地直接排放到外部环境中，从而硅熔体中剩余的气泡比较少，且硅熔体从较高位置处聚泡模块流下，与其会发生强的碰撞及大面积的接触，使得硅熔体内剩余的气泡被充分过滤。其中，采用CCZ法通过连续加料的方式，保证长晶区的硅熔体液面的高度保持不变。

总之，为保持硅熔体液面的高度不变，加料区会不断的投入硅料，采用上述实施例中坩埚组件，在高温下硅料熔化过程中，大部分附着的气体直接和硅料分离排放到外部环境中，之后硅熔体顺着聚泡模块流动，流动中的硅熔体会与聚泡模块发生碰撞，并与液面之下聚泡模块2进行充分地接触，通过增大接触面积、增加硅熔体流动路线的长度来实现硅熔体中的气泡被吸附、汇聚和过滤，减少硅熔体内的气泡进入长晶区，提高晶体品质。在本发明的一个实施例中，如图1至图3所示，坩埚本体1内还可以具有过渡区13，过渡区13环绕在长晶区11延伸为环形且位于加料区12的径向内侧，过渡区13连通在加料区12和长晶区11之间，聚泡模块2还可以设于过渡区13内用于汇聚过渡区13内硅熔体中的气泡。这样，通过设置过渡区13，可以进一步增加硅熔体进入长晶区11的路程和时间，可以使得硅熔体中的气泡有更长的时间和空间从硅熔体中逸出；将聚泡模块2设置于过渡区13内，可对流入过渡区13内的硅熔体进行二次过滤，进一步降低硅熔体内的气泡进入长晶区11，使硅晶体的品质得到进一步地提升。

在本发明的一个具体实施例中，如图1至图3所示，坩埚本体1包括：锅底14和内环部15、中环部16和坩埚壁17，内环部15、中环部16和坩埚壁17均为竖向延伸的环形筒状且沿径向由内而外依次套设，内环部15、中环部16和坩埚壁17均与锅底14相连，其中，内环部15上形成有沿径向贯穿内环部15的第一通孔，中环部16上形成有沿径向贯穿中环部16的第二通孔。在本具体实施例中，内环部15与锅底14配合形成的空间为长晶区11，主要用于硅晶体的生长；外环部16、内环部15和锅底14配合形成的空间为过渡区13，主要用于对硅熔体进行二次过滤和减缓硅熔体进入长晶区11的时间，以便使硅熔体中的气泡有更多的路径逸出表面；坩埚壁17、中环部16和锅底14配合形成的空间为加料区12，主要用于后续硅料的投放，使硅料熔化成为硅熔体，并对硅熔体中夹带的气泡进行过滤。

另外，为了使硅熔体尽可能慢地流入长晶区11，第一通孔和第二通孔设置的位置应当尽可能的远离硅熔体的流入方向，使得硅熔体流到第一通孔和第二通孔的途径最长。

下面参考图1至图3描述根据本发明一个具体实施例的坩埚组件100。

具体地，如图1至图3所示，坩埚组件100包括：坩埚本体1和聚泡单元。在本具体实施例中，坩埚本体1具有加料区12和长晶区11，加料区12与长晶区11连通，且加料区12环绕长晶区11延伸为环形；聚泡模块2设于加料区12内，聚泡模块2包括多个聚泡单元，聚泡单元用于汇聚加料区12内硅熔体中的气泡；聚泡单元为石英件，石英件的纯度大于等于99.99％；聚泡单元为石英块和石英柱；多个聚泡单元按预定方式排布于加料区12内；聚泡模块2通过加热软化后熔结于加料区12的内壁上。

进一步地，聚泡模块2在加料区12内的高度大于坩埚本体1内预设的硅熔体高度；坩埚本体1内还具有过渡区13，过渡区13环绕在长晶区11延伸为环形且位于加料区12的径向内侧，过渡区13连通在加料区12和长晶区11之间，聚泡模块2还设于过渡区13内用于汇聚过渡区13内的硅熔体中的气泡；坩埚本体1包括：锅底14和内环部15、中环部16和坩埚壁17，内环部15、中环部16和坩埚壁17均为竖向延伸的环形筒状且沿径向由内而外依次套设，内环部15、中环部16和坩埚壁17均与锅底14相连，其中，内环部15上形成有沿径向贯穿内环部15的第一通孔，中环部16上形成有沿径向贯穿中环部16的第二通孔。

根据本发明具体实施例的坩埚组件100，在加料区12连续加入硅料，并对加入的硅料进行高温加热使其熔化为硅熔体，在聚泡模块2的作用下该硅熔体流经聚泡单元，该聚泡单元可将硅熔体中残留的小气泡汇聚为大气泡，在浮力作用下逸出硅熔体表面，并消散到外部环境中。该聚泡模块2对硅熔体中的气泡进行吸附和汇聚，阻止硅熔体内的气泡进入长晶区11，减少因气泡引起的晶体缺陷，同时，硅熔体中的气泡大幅度减少，能够提高硅晶体的品质。

本发明还提出一种具有上述坩埚组件100的硅晶体制备装置。

下面参考图1-图3描述根据本发明实施例的硅晶体制备装置。

根据本发明实施例的硅晶体制备装置包括：炉体，坩埚组件100设于炉体内。通过炉体对坩埚组件100进行加热，使得坩埚组件100内的硅料熔化为硅熔体和坩埚组件100内的石英件软化熔结在加料区12的内壁上。该制备装置可达到的技术效果参照上文中坩埚组件，在此不再详述。

本申请还提出一种应用于上述硅晶体制备装置的硅晶体的制备方法。

下面参考图4描述根据本申请实施例的硅晶体的制备方法。

根据本申请实施例的硅晶体的制备方法包括：

S1，向长晶区11内加入预定总量的硅料。

先在长晶区内填满硅料，其中，硅料的形状可为一定尺寸的块料或颗粒料。

加料区内铺设有聚泡模块，聚泡模块包括多个聚泡单元，该聚泡单元可采用上述实施例中的填料、石英块或石英柱，该聚泡单元的铺设方式及铺设高度可参考上述实施例的描述。

若采用三或多坩埚，可在过渡区内铺设聚泡模块，具体铺设方式和高度参考加料区。

S2，加热坩埚组件100，使硅料熔化为硅熔体且聚泡模块2软化并熔结于坩埚本体1的内壁。

加热坩埚组件，在高温下长晶区内的硅料熔化成硅熔体，聚泡模块加热软化熔结于加料区或过渡区。

软化熔结于坩埚本体1内壁上的聚泡模块2能够减少硅熔体对其的腐蚀，避免气泡层中的气泡释放进入硅熔体，对硅熔体造成污染，影响生长的晶体品质。

S3，在长晶区11提拉生长硅晶体，同时以预定速度持续向加料区12内加入硅料，以使长晶区11内的硅熔体的高度稳定在预设高度。

随着晶体的生长，为保持长晶区的硅熔体液面的高度不变，需不断地向加料区内投入硅料，后续投入加料区12中硅料在熔化为硅熔体后，聚泡模块2会对硅熔体的气泡进行吸附、汇聚和过滤，使气泡逸出硅熔体，减少硅熔体中的气泡进入长晶区11，以提高生长晶体品质。

特别是，聚泡模块2在加料区12中铺设的高度高于长晶区的液面高度，在高温下每次投入硅料在熔化过程中，大部分附着的气体直接和硅料分离排放到外部环境中，之后硅熔体顺着聚泡模块流动，流动中的硅熔体会与聚泡模块发生碰撞，并与液面之下聚泡模块2进行充分地接触，通过增大接触面积和增加硅熔体流动路线的长度来实现硅熔体中的气泡被吸附、汇聚和过滤，减少硅熔体内的气泡进入长晶区，提高晶体品质。

实施例1

本申请的硅晶体的制备方法，采用现有的坩埚组件来承载硅料，制备出单晶体。

实施例2

本申请的硅晶体的制备方法，采用本申请的坩埚组件来承载硅料，制备出单晶体。

与实施例1单晶体内的气孔数量相比，实施例2单晶体内的气孔数量降低75％以上。

根据本发明实施例的坩埚组件100、硅晶体制备装置和硅晶体的制备方法的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种坩埚组件，用于制备硅晶体，其特征在于，

坩埚本体，所述坩埚本体具有加料区和长晶区，所述加料区与所述长晶区连通，且所述加料区环绕所述长晶区延伸为环形；

聚泡模块，所述聚泡模块设于所述加料区内，所述聚泡模块包括多个聚泡单元，所述聚泡单元用于汇聚所述加料区内的硅熔体中的气泡。

2.根据权利要求1所述的坩埚组件，其特征在于，所述聚泡单元为石英件，所述石英件的纯度大于等于99.99％。

3.根据权利要求2所述的坩埚组件，其特征在于，所述聚泡单元为石英块和/或石英柱。

4.根据权利要求1所述的坩埚组件，其特征在于，多个所述聚泡单元随机堆放于所述加料区内，和/或，多个所述聚泡单元按预定方式排布于所述加料区内。

5.根据权利要求1所述的坩埚组件，其特征在于，所述聚泡模块通过加热软化后熔结于所述加料区的内壁上。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的坩埚组件，其特征在于，所述聚泡模块在所述加料区内的高度大于所述坩埚本体内预设的硅熔体高度。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的坩埚组件，其特征在于，所述坩埚本体内还具有过渡区，所述过渡区环绕在所述长晶区延伸为环形且位于所述加料区的径向内侧，所述过渡区连通在所述加料区和所述长晶区之间，所述聚泡模块还设于所述过渡区内用于汇聚所述过渡区内硅熔体中的气泡。

8.根据权利要求7所述的坩埚组件，其特征在于，所述坩埚本体包括：锅底和内环部、中环部和坩埚壁，所述内环部、所述中环部和所述坩埚壁均为竖向延伸的环形筒状且沿径向由内而外依次套设，所述内环部、所述中环部和所述坩埚壁均与所述锅底相连，其中，所述内环部上形成有沿径向贯穿所述内环部的第一通孔，所述中环部上形成有沿径向贯穿所述中环部的第二通孔。

9.一种硅晶体制备装置，其特征在于，包括：炉体和根据权利要求1-8中任一项所述坩埚组件，所述坩埚组件设于所述炉体内。

10.一种硅晶体的制备方法，所述制备方法应用于根据权利要求9所述的硅晶体制备装置，所述制备方法包括：

S1，向所述长晶区内加入预定总量的硅料；

S2，加热所述坩埚组件，使所述硅料熔化为硅熔体，且所述聚泡模块软化并熔结于所述坩埚本体的内壁；

S3，在所述长晶区提拉生长硅晶体，同时以预定速度持续向所述加料区内加入硅料，以使所述长晶区内硅熔体的高度稳定在预设高度。

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