[发明专利]一种坩埚及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及多晶铸锭领域，具体涉及一种铸造多晶硅用的坩埚及其制备方法。

背景技术

目前，多晶铸锭普遍采用定向凝固技术，具体地是在喷涂完氮化硅涂层的坩埚中装满硅料，然后加热使硅料完全熔化，再从坩埚底部降温，使得硅液自下而上逐步结晶，而后退火冷却得到多晶硅锭。

目前铸锭用的坩埚普遍采用注浆工艺或者注凝工艺。在坩埚的制作过程中，由于工艺自身条件导致坩埚内外面的成型速率差异，进而导致坩埚的强度不够高。所以在上述多晶铸锭过程中，坩埚在硅料加热熔化和长晶的高温阶段，受到硅料的挤压会软化变形，在铸锭过程中存在漏硅风险，给生产厂家和操作员工带来极大安全危害和人身危害。

发明内容

基于此，有必要提供一种具有更高强度、能降低铸锭过程中漏硅风险的坩埚的制备方法。

一种坩埚的制备方法，包括以下步骤：

将石英浆料与纤维均匀混合在一起；

利用所述石英浆料成型坩埚。

上述坩埚的制备方法，在制备过程中由于石英浆料中均匀混合有纤维，提高了坩埚的强度，极大地降低了铸锭过程中坩埚的漏硅风险。

在其中一个实施例中，所述将石英浆料与纤维均匀混合在一起的步骤包括：

直接向石英浆料中添加纤维，并搅拌均匀。

在其中一个实施例中，所述将石英浆料与纤维均匀混合在一起的步骤包括：

将纤维编织成网状结构并放入模具中；

将石英浆料灌入所述网状结构中。

在其中一个实施例中，所述纤维与石英浆料的质量比为2％～10％。

在其中一个实施例中，所述纤维为短纤维、长纤维或二者的混合，其中所述短纤维的长度为1～100毫米，所述长纤维的长度大于短纤维的长度。

在其中一个实施例中，所述纤维为高纯纤维，纯度为98％以上。

纯度大于98％的高纯纤维，在高温铸锭过程中能吸收杂质富集在纤维表面，起到吸杂的作用，进一步有效地抑制坩埚中的杂质扩散到硅锭中。

在其中一个实施例中，所述纤维的直径为0.5～50微米。

在其中一个实施例中，所述纤维为氧化锆纤维、氧化铝纤维或碳纤维。

在其中一个实施例中，所述利用所述石英浆料成型坩埚的步骤包括：

通过注浆工艺或注凝工艺成型坩埚胚体；

烘烤所述坩埚胚体制得坩埚成品。

还提出一种坩埚，由石英浆料成型制得，包括底壁和侧壁，所述底壁和侧壁中均掺杂有均匀分布的纤维。

附图说明

图1为本发明的坩埚的制备方法的流程图；

图2为根据本发明的制备方法制得的第一种结构的坩埚的示意图；

图3为根据本发明的制备方法制得的第二种结构的坩埚的示意图；

图4为根据本发明的制备方法制得的第三种结构的坩埚的示意图；

图5为传统坩埚铸锭后的形变；

图6为本发明实施例1制得的坩埚在铸锭后的形变。

具体实施方式

请参考图1，本发明提供一种坩埚的制备方法，包括以下步骤。

步骤S110、将石英浆料与纤维均匀混合在一起。此处至少有两种方式可以在石英浆料中添加纤维，并使得纤维在浆料中分散均匀。

方式一、直接向石英浆料中添加纤维，并搅拌均匀。纤维与石英浆料的质量比为2％～10％，优选为5％～8％。纤维的直径为0.5～50微米，优选为1～10微米。制作坩埚时，首先按一定比例配制石英浆料，加入一定比例的纤维，然后在搅拌机里搅拌，使得纤维均匀分散在浆料中，然后通过注浆工艺或者注凝工艺进行成型，最后在隧道烘烤炉中烘烤成型制得坩埚成品。成型后装入硅料用于进行多晶铸锭。

这里的石英浆料指可以自行制备或从市场上正常购得的、用于成型坩埚的浆料。本领域技术人员熟知该种浆料的制备，不再赘述。例如，业界常用纯度较高的石英原料(如石英砂)加纯水经球磨制备得到石英浆料。

此处，纤维可以为短纤维、长纤维或二者的混合，其中短纤维的长度为1～100毫米，长纤维的长度则大于短纤维的长度，如长纤维的长度可以是能够贯穿整个坩埚的长度。

利用方式一制得的坩埚的结构可参考图2，纤维均匀分散在坩埚体中，可以有效地提高坩埚的强度，提高坩埚在高温中的可塑性，极大地降低了铸锭过程中坩埚的漏硅风险。

优选地，纯度大于98％的高纯纤维，在铸锭环节，能有效地吸附杂质在纤维表面的富集。在高温铸锭过程中，能起到吸杂的作用，有效地抑制坩埚中的杂质扩散到硅锭中。