專利名稱：多晶硅生長工藝用坩堝裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于一種利用定向凝固技術生長多晶硅設備中工藝用坩堝裝置。
背景技術：
傳統(tǒng)的多晶硅定向凝固生長爐坩堝采用方形高純石英坩堝，坩堝是消耗件，不能 重復循環(huán)使用，即每一爐多晶硅需要一支坩堝。在制備鑄造多晶硅時，在原材料熔化，晶體 硅結晶過程中，硅熔體和石英坩堝長時間接觸，會產生粘滯作用。由于兩者的熱膨脹系數不 同，在晶體冷卻時很可能造成晶體硅或石英坩堝破裂；而且由于硅熔體和石英坩堝長時間 接觸，與制備直拉單晶硅一樣，會造成石英坩堝的腐蝕，使得多晶硅中的氧濃度升高，從而 影響硅片質量。為解決此問題，工藝上一般利用Si3N4，Si0/SiN或其他材料作為涂層，附加 在石英坩堝的內壁，從而隔離硅熔體和石英坩堝的直接接觸，以解決粘滯問題，并可降低多 晶硅中的氧、碳等雜質濃度。目前多晶硅鑄錠工藝中坩堝采用以上辦法，是普遍應用的一種 工藝，缺點是一爐一支坩堝，坩堝是純粹的消耗品，成本高，不利于降低硅片成本。

發(fā)明內容
通過試驗，我們采用方形高純石墨坩堝替代目前通常采用的方形高純石英坩堝， 高純石墨坩堝采用整塊石墨毛坯加工而成，輔以相關的工藝設計(見附圖)，和進行內表面 Si3N4，SiO/SiN或其他材料噴涂，形成完整的方形高純石墨坩堝，可以在多晶生長工藝中多 次重復使用，目前可以重復使用40 50爐，減少了高純石英坩堝的使用，大大降低了多晶 硅鑄錠的生長成本。 高純石墨坩堝由于其耐溫高，熱傳導好，在600 170(TC具有較強的剛性，故用高 純石墨坩堝作為多晶硅材料的加熱容器是比較好的選擇。由于多晶硅材料具有較強的冷漲 性，一般硅材料凝固時膨脹可達9%。故要對石墨體進行強度計算和校核，同時石墨壁要保 持一定的斜度利于膨脹和脫模。 另外由于多晶硅材料若與高純石墨坩堝直接接觸，會受到碳氧污染和金屬雜質污 染，從而影響硅片質量，故在工藝實施時使用涂覆Si3N4， SiO/SiN或其他材料進行涂覆，使 熔硅和石墨坩堝實現物理隔離。 本發(fā)明的優(yōu)點是通過使用進行內表面涂覆的高純石墨坩堝并進行相關工藝設計 以達到坩堝可以重復使用的目的，從而大大降低多晶硅生長成本。


附圖為本發(fā)明的結構示意圖。 具體實施方案 如附圖所示，根據多晶硅定向凝固生長爐所生長硅錠的大小，選擇適當尺寸的坩 堝進行工藝設計，選擇高純石墨大型毛坯，進行整體加工見附圖，加工后的石墨坩堝進行內表面噴涂，選擇Si3N4， SiO/SiN或其他材料。涂覆后的坩堝放入專用燒結爐進行高溫烘烤 固化，待用多晶硅定向凝固生長爐開爐前，將坩堝從燒結爐中取出，檢驗涂覆表面無異后， 將坩堝內裝入多晶硅原料并將其送至多晶硅定向生長爐爐膛。 一個生長周期結束后，取出 坩堝，倒置坩堝后留置多晶硅硅錠撤下坩堝，送入下一個循環(huán)周期使用。坩堝可以重復使 用，從而降低多晶硅錠生長成本。
權利要求
一種多晶硅定向凝固生長爐中工藝用坩堝裝置，主要由方形、長方形或其它形狀整體石墨坩堝、坩堝內涂覆層組成。
2. 按權利要求1所述的裝置構成，其特征在于所述的坩堝材質為高純或普通純度石 墨，方形、長方形或其他形狀整體加工制作。
3. 按權利要求1所述的裝置構成，且坩堝本體內腔有0 15。以內的斜度，以利脫模 及多晶鑄錠冷凝后膨脹。
4. 按權利要求1所述，坩堝內進行內涂層保護，采用Si3N4，SiO/SiN或其他材料，其特 征在于只噴涂于高純石墨坩堝的內表面
5. 按權利要求1所述的裝置構成，且坩堝可多次重復使用于鑄錠過程。
全文摘要
本發(fā)明屬于一種利用定向凝固技術生長多晶硅設備中工藝用坩堝裝置。核心是采用方形高純石墨坩堝替代目前通常采用的方形高純石英坩堝。高純石英坩堝采用整塊石墨毛坯加工而成，輔以相關的工藝設計(見附圖)，在坩堝內表面進行Si3N4，SiO/SiN或其他材料噴涂并高溫固化，方形高純石墨坩堝可以在多晶硅定向生長凝固爐中重復使用，可以大大降低多晶硅錠產出成本，從而降低硅片價格以利用于光伏產業(yè)發(fā)展。
文檔編號C30B28/06GK101774583SQ20091013148
公開日2010年7月14日 申請日期2009年4月1日 優(yōu)先權日2009年4月1日
發(fā)明者馮煥培, 王軍, 黎志欣 申請人:北京京運通科技股份有限公司