[发明专利]坩埚主体及其形成方法

说明书

背景

本披露的领域

以下内容涉及坩埚，更具体地，具有包括氧氮化硅的整体式主体的一种坩埚。

相关技术的说明

形成单晶材料的某些步骤要求，当完成晶体形成过程时，容器或坩埚以容纳显著量的熔融材料。例如，直拉法（Czochralski process）从一个含有熔融材料的坩埚中拉拔并形成一种晶体材料，其中，在拉拔过程中，该材料凝固并结晶成一个锭，或可以进一步加工的大晶体块。事实上，通常使用三种方法中的一种形成硅锭，这三种方法是：(1)从熔融物中拉拔出一个锭（例，直拉法）；(2)通过定向凝固技术在一个坩埚中凝固一种熔融物；或(3)使用铸造技术将一种熔融物从一个坩埚浇注到一个模具中。

在定向凝固过程中，硅典型地熔融在该坩埚中并且在同一坩埚中定向凝固。在这种情况下，硅熔融物和该坩埚之间有接触，凝固的硅锭和该坩埚之间也有接触。在铸造过程中，硅熔融在一个坩埚中并且然后将该熔融物从该坩埚浇注到一个模具中，在该模具中该硅凝固。这个铸造过程可以在该熔融物和该坩埚、该熔融物和该模具（尽管最小限度的）、以及该模具和该凝固的锭之间具有接触。

尽管如此，当以这样的性能使用坩埚时大量问题困扰行业，包含例如，微粒的生成和涉及来自坩埚的污染物，在该熔融材料和该坩埚之间的化学反应，在该坩埚和该熔融材料之间的合适的润湿特性，从该坩埚释放凝固材料，热冲击和这些坩埚的开裂。事实上，一个典型的行业惯例是使用坩埚一次以形成单一的锭，并且丢弃该坩埚因为它已经被毁坏或严重损害。

硅仍然是坩埚和模具应用的优选材料，因为它容易以高纯度形式获得，并且在硅锭加工中使污染最小化。此外，这样的常规石英坩埚可以具有氮化硅涂覆层。尽管如此，这样的常规结构仍然经受到以上指出的问题。

工业持续要求用于盛放熔融材料的改进的坩埚并且用于形成单晶材料的改进工艺。

概述

根据一个方面，形成陶瓷物品的方法包含形成包括氮氧化硅（Si_xN_yO，其中x>0并且y>0）的一种混合物，并且将该混合物成形为一个坩埚主体，其中氮氧化硅延伸遍及该整体式坩埚主体的整个体积。

在另一个方面，一种物品包含具有一个整体式构造和一个坩埚热膨胀系数（CTE_c）的一个坩埚主体，该坩埚主体在CTE_c和一个金属硅热膨胀系数（CTE_s）之间有由方程式ΔCTE=[(CTEc-CTEs)/CTEs]定义的、不大于约20%的热膨胀系数差（ΔCTE）。

在再一个方面中，一种物品包含包括氮氧化硅（Si_xN_yO，其中x>0并且y>0）的一个整体式坩埚主体，其中该氮氧化硅延伸遍及该整体式坩埚主体的整个体积。

附图简要说明

通过参考附图可以更好地理解本披露，并且使它的众多特征和优点对本领域的普通技术人员而言变得清楚。

图1包含一个流程图，该流程图说明了用于形成根据一个实施例的物品的方法。

图2包含根据一个实施例的坩埚主体的一个截面图示。

在不同的绘图中使用相同的参考符号指示相似或相同的物件。

详细说明

以下内容针对可能适合用于其它材料加工的陶瓷物品。尤其，以下内容针对坩埚主体形式的、可能适合于用于在高温加工过程中加工并容纳材料的陶瓷物品。例如，如在此描述的坩埚可能适合于盛放熔融材料，诸如熔融硅，用于形成适合于在电子工业、光学产业、可再生能源工业，等等中形成产品的材料的单晶锭。在一个具体的例子中，该坩埚可以有助于用于形成半导体组件和电子器件，诸如太阳能电池，的熔融硅的加工。

图1包含一个流程图，该流程图提供了用于形成根据一个实施例的物品的方法。形成一个物品的过程可以开始于步骤101，通过形成包括以式Si_xN_yO表示（其中x>0并且y>0）的氮氧化硅的一种混合物。在某些例子中，该混合物可以是粉末成分的一种干燥的混合物。如此，这些粉末成分中的至少一种可以包含氮氧化硅。尤其，这些粉末成分中的一种可以主要由一种氮氧化硅组成，使得该粉末是一种氮氧化硅粉末材料。