[发明专利]一种石英坩埚制备方法

说明书

本发明公开了一种石英坩埚及其制备方法，石英坩埚包括坩埚主体以及依次设置在坩埚主体内壁的气泡层、透明层，透明层包括位于尾棒加料液位线上方的上透明分部以及设置在尾棒加料液位线下方的下透明分部，气泡层、透明层在坩埚主体的水平线以上的部分的总厚度处处相等，上透明分部在尾棒加料液位线处与下透明分部连接，且上透明分部的厚度大于下透明分部的厚度。由于液位线处的硅溶液与坩埚壁反应剧烈，通过相对加厚液位线处透明层的厚度，减少了透明层在硅熔液长时期处于高温区时，被腐蚀破损的可能，避免了硅溶液进入气泡层，避免了气泡层的杂质进入硅溶液之中，使得拉晶过程中的晶棒整棒率提升，品质提升，降低了单晶制备成本。

技术领域

本发明涉及晶硅制造技术领域，特别是涉及一种石英坩埚及其制备方法。

背景技术

不管是芯片制造还是太阳能电池制备，都需采用单晶硅，单晶硅的制作成本直接影响其使用成本。

制备单晶硅的方法有多种，如直拉法、区熔法。由于采用直拉法能够制备大尺寸的硅片，效率更高，因而一般采用直拉法工艺制备单晶硅。而用电弧法制成的半透明石英坩埚是采用直拉法拉制大直径单晶必不可少的基础材料。该石英坩埚分为两层，外侧是一层具有高气泡密度的区域，称为气泡层，内侧则是一层3-10mm的透明层。

高温的硅溶液在自然对流和强迫对流的作用下，会与石英坩埚发生反应，而反应最剧烈的区域是硅溶液液面与坩埚壁接触的位置(液位线)。当硅熔液长时期处于高温区时，透明层被硅溶液腐蚀的很严重，硅溶液进入气泡层，杂质就随之进入硅溶液之中，晶棒断线及品质下降也随之而来。

在拉制单晶时，往往采用多次复投硅料的做法，增加坩埚使用寿命，节约成本，但是多次复投导致坩埚液位线附近的透明层会被硅溶液严重腐蚀。

发明内容

本发明的目的是提供了一种石英坩埚及其制备方法，提高了拉晶过程中的晶棒整棒率，提升了单晶品质，降低了单晶制备成本。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种石英坩埚，包括坩埚主体以及依次设置在所述坩埚主体内壁的气泡层、透明层，所述透明层包括位于尾棒加料液位线上方的上透明分部以及设置在所述尾棒加料液位线下方的下透明分部，所述气泡层、所述透明层在所述坩埚主体的水平线以上的部分的总厚度处处相等，所述上透明分部在所述尾棒加料液位线处与所述下透明分部连接，且所述上透明分部的厚度大于所述下透明分部的厚度。

其中，所述上透明分部的厚度为6mm～20mm。

其中，所述下透明分部的厚度为3mm～10mm。

其中，所述上透明分部与所述下透明分部之间平滑过渡或阶梯过渡。

其中，所述上透明分部的厚度与所述下透明分部的厚度比值为1.5～2。

其中，所述气泡层的厚度为5mm～20mm。

其中，所述尾棒加料液位线与所述坩埚主体的坩埚口的间距为30mm～50mm。

除此之外，本发明实施例还提供了一种石英坩埚制备方法，包括：

步骤1，按照预设尺寸制备坩埚模具；

步骤2，在所述坩埚模具的内壁依次沉积第一石英砂层、第二石英砂层，电弧烧结制成坩埚主体、气泡层，所述第二石英砂层在所述坩埚主体的尾棒加料液位线以上的烧结时间小于在所述尾棒加料液位线以下的烧结时间；

步骤3，在所述气泡层的内壁沉积设置第三石英砂层，对所述第三石英砂层在尾棒加料液位线以上的烧结时间大于在所述尾棒加料液位线以下的烧结时间，使得所述第三石英砂层烧结成的透明层与所述气泡层在所述坩埚主体的水平线以上的总厚度处处相等。