[发明专利]一种新型石英坩埚及提高单晶硅棒尾部寿命的方法

说明书

本发明提供一种新型石英坩埚，包括直筒部和置于所述直筒部下方的弯曲部，再所述直筒部和所述弯曲部之间设有连接部，所述直筒部、所述连接部和所述弯曲部一体设置；所述直筒部从内向外依次设有内涂层、透明层、气泡层和外涂层，所述连接部和所述弯曲部从内向外依次设有所述透明层、所述气泡层和所述外涂层。本发明还提出一种采用该新型石英坩埚提高单晶硅棒尾部寿命的方法。本发明新型石英坩埚，结构设计合理，可防止石英坩埚上端开口处的变形，提高石英坩埚的强度，提高石英坩埚的使用寿命；同时利用该石英坩埚拉制出的单晶硅棒的尾部寿命可达到均有所提高，单晶硅棒的成晶率好，且转化效率高，使用于P型和N型单晶硅棒的拉制，适普性高。

技术领域

本发明属于太阳能级直拉硅单晶炉技术领域，尤其是涉及一种新型石英坩埚及提高单晶硅棒尾部寿命的方法。

背景技术

石英坩埚是拉制单晶硅的主要耗材，每生产一炉单晶硅就需要用掉一只石英坩埚，目前太阳能级用单晶硅的发展主要向大尺寸、薄片化以及高转化效率方向发展，而石英坩埚是是保证单晶硅生长的重要材料，石英坩埚的好坏直接决定着单晶硅的质量和使用寿命。

在熔料过程中，石英坩埚受高温温度变化的影响，在石英坩埚上段部容易发生变形，使得石英坩埚的上端面出现卷边现象，降低其使用寿命，使得石英坩埚与碳碳坩埚分离困难。

同时，现有技术中，常在石英坩埚内壁再涂敷一层氢氧化钡溶液，再石英坩埚内壁形成一层结晶层，来提高石英坩埚的强度，这一方式不仅工作流程复杂，而且若结晶层被硅溶液很容易使石英坩埚表面软化，进而会降低石英坩埚的使用寿命；在内壁涂敷氢氧化钡溶液容易造成进入硅溶液中的钡离子含量增加，从而会降低单晶硅棒尾部的使用寿命。同时若在制备石英坩埚过程中把控不到位，会在石英坩埚内壁出现很多小孔，甚至会增加石英坩埚内壁的金属离子，在拉制单晶硅棒过程中，高温会使石英坩埚中的金属离子与熔融的硅液产生反应，使得拉制后的硅棒中的杂质较多，降低单晶硅棒尾部的使用寿命，从而也会影响单晶硅片的转化效率。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种新型石英坩埚及提高单晶硅棒尾部寿命的方法，适用于P型和N型单晶硅棒的拉制，解决了现有技术中石英坩埚上端面容易出现卷边，而且使用寿命短，拉制出的单晶硅棒成晶率低、单晶尾部使用寿命低的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种新型石英坩埚，包括直筒部和置于所述直筒部下方的弯曲部，再所述直筒部和所述弯曲部之间设有连接部，所述直筒部、所述连接部和所述弯曲部一体设置；所述直筒部从内向外依次设有内涂层、透明层、气泡层和外涂层，所述连接部和所述弯曲部从内向外依次设有所述透明层、所述气泡层和所述外涂层。

进一步的，所述透明层由99.9999％的高纯度石英砂粉与少量钡粉混合制成。

进一步的，所述钡粉含量为0.03-0.05g/kg。

进一步的，所述内涂层置于所述透明层内壁，所述内涂层上端面与所述透明层上端面平齐设置；所述内涂层高度为30-50mm。

进一步的，所述外涂层置于所述气泡层外壁，所述外涂层内壁与所述气泡层外壁相适配。

进一步的，所述内涂层厚度和所述外涂层厚度均小于所述气泡层厚度；所述内涂层厚度不大于所述外涂层厚度。

进一步的，所述内涂层和所述外涂层均由喷涂氢氧化钡溶液形成的涂层。

进一步的，所述氢氧化钡溶液为饱和溶液。

一种提高单晶硅棒尾部寿命的方法，采用如上所述的石英坩埚进行单晶硅棒拉制。

进一步的，拉制后的所述单晶硅棒直径为160-320mm。