[发明专利]二氧化硅玻璃坩埚和用二氧化硅玻璃坩埚提拉单晶硅的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于提拉作为半导体材料的单晶硅、作为太阳能电池(solar battery)材料的硅晶体等的二氧化硅(silica)玻璃坩埚，尤其涉及一种允许提拉具有高结晶速率(crystallization rate)的单晶硅的二氧化硅玻璃坩埚和一种用所述二氧化硅玻璃坩埚提拉单晶硅的方法。

背景技术

二氧化硅玻璃坩埚是用于提拉作为半导体材料的单晶硅、作为太阳能电池材料的硅晶体等。举例来说，单晶硅主要是通过如下方法来制造：通过加热使装入二氧化硅玻璃坩埚中的多晶硅块(polycrystalline silicon lump)熔化形成硅熔体，且将晶种浸入所述硅熔体中并由其提拉。虽然作为太阳能电池材料的硅晶体与单晶硅相比单晶度(single-crystallinity)较低，但其可以通过相同提拉方法来制造。

硅晶体的提拉是通过均匀地加热硅熔体，同时旋转二氧化硅玻璃坩埚来进行。在这种情况下，如果坩埚圆周方向上的气泡含量(bubble content)和透射率不均一，那么坩埚内表面中所产生的棕色环(brown ring)会变得不均匀分布。而且，当坩埚的厚度也不均一时，坩埚形状变得不合格。

在硅晶体的提拉中，当在较高温度下使坩埚内表面与硅熔体接触一段延长的时间时，坩埚内的浅表层(shallow surface layer)部分地结晶产生环形棕色方英石(棕色环)。当棕色环的不均匀分布或不合格坩埚形状变得明显时，坩埚内表面的剥落部分增加且剥落的碎片并入硅熔体中，从而降低硅晶体的结晶度。

当在较高温度下使坩埚内表面与硅熔体接触一段延长的时间时，通过坩埚内表面与硅熔体之间的反应产生SiO气体，由此使硅熔体波动，从而降低硅晶体的结晶度。

在JP-A-2005-320241中提出一种通过将棕色环的数目限制在某一范围内来稳定提拉硅晶体的方法。在JP-A-2002-154894中提出通过使用控制所产生的SiO气体的量不超过某一水平的二氧化硅玻璃坩埚来防止硅熔体的液面波动。

发明内容

因此，本发明的目的在于解决上述由于硅晶体提拉中所产生的棕色环或SiO气体而引起结晶度降低的问题。根据本发明，提供在二氧化硅玻璃坩埚的圆周上在其特定高度位置处所测量的气泡含量、厚度和透射率的标准值以获得高于特定值的硅晶体结晶度，特别提供其在二氧化硅玻璃坩埚中的可接受范围以获得结晶度例如不小于80％的硅晶体。

本发明涉及一种具有以下结构的二氧化硅玻璃坩埚：

(1)用于提拉硅晶体的二氧化硅玻璃坩埚，其特征在于在所述坩埚的完整圆周上在同一高度位置处所测量的气泡含量、壁厚度和透射率中每一者的圆周最大容差(circumferential maximum tolerance)不大于6％。

(2)根据条目(1)的二氧化硅玻璃坩埚，其中气泡含量、壁厚度和透射率中每一者的圆周最大容差不大于3％。

(3)根据条目(1)的二氧化硅玻璃坩埚，其中气泡含量、壁厚度和透射率中每一者的圆周最大容差不大于1.5％。

(4)一种提拉单晶硅的方法，其包括使用如条目(1)到(3)中任一条目所述的二氧化硅玻璃坩埚。

根据本发明的二氧化硅玻璃坩埚是一种用于提拉硅晶体的二氧化硅玻璃坩埚，其中在坩埚的完整圆周上在同一高度位置处所测量的气泡含量、壁厚度和透射率中每一者的圆周最大容差不大于6％，以致可以获得较高结晶度而不会在提拉硅晶体期间实质上引起硅熔体的液面波动和坩埚内表面的剥落。

附图说明

本发明将参考附图加以描述，其中：

图1是二氧化硅玻璃坩埚的纵剖面图。

具体实施方式

根据本发明的二氧化硅玻璃坩埚是一种用于提拉硅晶体的二氧化硅玻璃坩埚。在图1中绘示根据本发明的二氧化硅玻璃坩埚的示意性纵剖面图。在根据本发明的二氧化硅玻璃坩埚10中，在同一坩埚高度位置H处气泡含量、壁厚度和透射率中每一者的圆周最大容差不大于6％，优选不大于3％，更优选不大于1.5％。

本文中所使用的术语“圆周最大容差”是通过将在坩埚的完整圆周上在同一高度位置处所测量的气泡含量、壁厚度和透射率中每一者的平均值从最偏离其的值中减去所获得的值的百分数。举例来说，当所述平均值是A且所述最偏离平均值的值是B时，圆周最大容差X(％)由以下方程式[1]给出：

圆周最大容差X(％)＝(B-A)的绝对值/A×100...[1]。