[发明专利]一种新型石英坩埚的制备方法

说明书

本发明提供一种新型石英坩埚的制备方法，制备毛坯坩埚，所述毛坯坩埚从内到外依次包括透明层和气泡层；在所述透明层远离所述气泡层一侧涂敷一层内涂层；在所述气泡层远离所述透明层一侧涂敷一层外涂层。本发明设计的新型石英坩埚的制备方法，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的制备方法。

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的制备方法，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：

一种新型石英坩埚的制备方法，制备毛坯坩埚，所述毛坯坩埚从内到外依次包括透明层和气泡层；在所述透明层远离所述气泡层一侧涂敷一层内涂层；在所述气泡层远离所述透明层一侧涂敷一层外涂层。

进一步的，在烧制炉内进行真空烧结制备所述透明层和所述气泡层；所述烧制炉真空度不小于1.55Pa。

进一步的，所述烧制炉高温烧结温度为1750-1850℃，烧结时间为35-45min。

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，在涂敷所述内涂层和所述外涂层之前还包括对所述毛坯坩埚进行清洗。

进一步的，所述清洗依次包括酸洗、水洗、高压清洗和超声波清洗。

进一步的，所述酸洗液为质量比为6-8％的氢氟酸。

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。

采用本发明设计的石英坩埚，结构设计合理，可防止石英坩埚上段部靠近上端面处出现卷边，提高内壁面强度，避免出现变形；不仅可提高了坩埚的使用寿命，而且可提高单晶硅棒的成晶率，提高单晶硅棒尾部的寿命；本发明既可以用于拉制P型单晶硅棒又可以用于拉制N型单晶硅棒，且单晶硅棒拉制后的直径尺寸范围为160-320mm，适普性高，易于推广使用。

附图说明

图1是本发明一实施例的一种新型石英坩埚的制备方法的结构示意图。