[实用新型]一种复合层式半导体级石英坩埚

说明书

一种复合层式半导体级石英坩埚，包括石英坩埚本体、第一保护层、第二保护层、第三保护层、第四保护层，石英坩埚本体剖面呈U型设置，在石英坩埚本体表面由内至外依次设置了第一保护层、第二保护层、第三保护层、第四保护层，第一保护层相对现有技术的微气泡层更厚，实现石英坩埚生产半导体级硅棒，本实用新型在石英坩埚本体表面设置有第一保护层和第三保护层，呈双微气泡层设置，减少了第一保护层、第三保护层中微气泡长大破裂的情形，第四保护层阻碍微气泡进入硅液中，解决了石英坩埚本体内部硅液面抖动的难题，第四保护层所含杂质含量极低，实现半导体级硅棒在拉晶过程中不析晶，解决了析晶引起半导体级硅棒结晶缺陷增高的难题。

技术领域

本实用新型涉及坩埚生产领域，尤其涉及一种复合层式半导体级石英坩埚。

背景技术

石英坩埚是拉制单晶硅棒的重要辅件，通常用于生产常规晶棒。

石英坩埚通常采用天然石英砂（SiO₂含量为99.99%)制成，石英砂颗粒之间存在一定的空隙，在石英坩埚生产过程中，即使在真空和1700℃的反应条件下，也难以去除石英砂颗粒之间缝隙中的空气，部分熔融的石英会将周围未熔融的石英砂包裹并形成石英砂气液包裹体，最终导致制成的石英坩埚内表面具有很高的微气泡含量，微气泡的直径属于微米级，主要存在于石英坩埚内表面1mm深度内。在单晶硅棒的生长过程中，石英坩埚中的微气泡在连续高温环境下缓慢膨胀、长大，合并成更大的微气泡，一旦破裂，会将石英碎片、杂质带入到熔融的硅液中，加剧石英坩埚与熔融硅液的反应程度，造成石英坩埚内部液位线处的硅液面抖动，导致拉晶过程中的拉晶失败或断线。

石英坩埚含有较多的杂质，杂质总含量接近100ppm，特别是钾、钠、钙、镁、铝等金属离子，而整个引晶过程中的热场温度高达1700℃，致使钾、钠、钙、镁、铝等金属离子的化学活性偏高，钾、钠、钙、镁、铝等金属离子易于与石英坩埚内表面发生化学反应，在石英坩埚内表面产生一层析晶层，随着拉晶时间的延长，析晶层逐渐变厚，导致正在生长的晶体结构发生异变而无法正常或理想生长，造成生长的晶棒结晶缺陷增高。

现有技术虽然在石英坩埚表面设置了复合层，但石英坩埚本身及复合层仍存在较多微气泡并含有较多的杂质，致使石英坩埚不能满足半导体级晶棒的生产要求。

发明内容

针对以上技术问题的不足，本实用新型提出了一种复合层式半导体级石英坩埚。

一种复合层式半导体级石英坩埚，包括石英坩埚本体、第一保护层、第二保护层、第三保护层、第四保护层，所述石英坩埚本体剖面呈U型设置，所述第一保护层设置于石英坩埚本体的内表面上，所述第二保护层设置于第一保护层的内表面上，所述第三保护层设置于第二保护层的内表面上，所述第四保护层设置于第三保护层的内表面上，所述第一保护层和所述第三保护层为微气泡层，所述第二保护层和所述第四保护层为真空透明层。

优选的，所述第一保护层厚度为8-10mm，所述第二保护层厚度为3-5mm，所述第三保护层厚度为0.1-1mm，所述第四保护层厚度为0.3-1mm。

优选的，所述第一保护层厚度为9mm，所述第二保护层厚度为4mm，所述第三保护层厚度为0.5mm，所述第四保护层厚度为0.5mm。

优选的，所述第一保护层所含微气泡为20-34个/mm³，所述第二保护层所含微气泡为3-8个/mm³，所述第三保护层所含微气泡为20-34个/mm³，所述第四保护层所含微气泡为3-8个/mm³。

优选的，所述第一保护层和所述第三保护层所含微气泡孔径为0.1mm以下。