一種內表面具有凹槽拉晶用石英玻璃坩堝的制備方法
【專利摘要】本發明公開一種拉制單晶硅用石英玻璃坩堝及其制備方法，其特征在于：石英玻璃坩堝內表面特定區域有凹槽。設坩堝總高度為H，凹槽位于從石英玻璃坩堝底部開始0.2H-0.99H范圍的相應位置。本發明石英玻璃坩堝在拉制硅單晶時能夠穩定抑制硅溶液的表面振動，并具有長壽命的特點。
【專利說明】—種內表面具有凹槽拉晶用石英玻璃坩堝的制備方法
【技術領域】[0001]本發明涉及一種用于拉制單晶硅的石英玻璃坩堝，屬于石英坩堝制備【技術領域】。【背景技術】
[0002]在現有技術中，直拉法(Czochralski )被廣泛用作單晶硅的制備方法。根據CZ法，晶體的生長是在晶體提拉爐中進行的，將多晶硅裝填到石英坩堝中，然后通過環繞在坩堝壁外表面的加熱器熔化。使晶種與熔融的硅液表面接觸，通過提拉來完成單晶硅錠的生長。在這種提拉過程中，石英玻璃坩堝要經受長達數十小時機械、化學、熱應力和熔融硅液的侵蝕。隨著坩堝的尺寸越大，其使用的時間越長，同時也就意味著經受侵蝕的時間越長。
[0003]通常情況下，單晶硅拉制過程中石英玻璃坩堝會與熔融的硅液反應，并產生SiO氣體，形成小氣泡附著在石英玻璃坩堝內壁，隨著反應的持續，這些小氣泡會富集并合并長大，最終脫離坩堝壁從熔融的硅液表面逸出。這些氣泡的逸出、破裂會導致硅液表面的振動。
[0004]硅液表面發生振動時，會導致拉晶過程中形成位錯，嚴重會出現斷胞，拉晶終止等事故的發生，嚴重影響單晶硅錠的質量和成晶率。
【發明內容】
[0005]為了解決上述問題，本發明提供一種用于拉制單晶硅的石英玻璃坩堝及其制備方法，此種石英玻璃坩堝能夠有效地抑制拉晶過程中的表面振動。
[0006]根據本發明，石英玻璃坩堝在毛坯形成后，采用物理研磨或高溫蒸發工藝，使其內表面特定區域內具有凹槽結構。
[0007]設石英玻璃坩堝的總高度為H，所述特定區域為從石英玻璃坩堝底部開始0.2H至
0.99H高度范圍內，凹槽之間的間距d為5mm~20mm。
[0008]所述的凹槽，寬度w為0.1mm~5mm，深度t為石英玻璃坩堝壁厚T的5%~20%。
[0009]所述的高溫蒸發工藝為采用特殊氣體加熱或用激光/等離子電弧局部加熱氣化的方式來實現。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1是表不本發明的內表面具有凹槽拉晶用石英玻璃樹禍。
具體實施例
[0011]下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步說明，但不作為對本發明的限定。
[0012]實施例1
石英玻璃坩堝毛坯制備完成，經噴砂、切邊、倒角后，轉移到裝有專用夾具的旋轉機臺上，使石英坩堝以中心軸為圓形旋轉。在對應石英玻璃坩堝高度為0.8H的位置采用半徑為2mm的金剛石轉頭對石英玻璃坩堝內壁進行研磨，同時用水冷冷卻，研磨深度為坩堝壁厚的10%。此處凹槽完成后，將研磨轉頭向底部移動10cm，重復之前的操作，繼續研磨。當研磨轉頭移動至0.5H高度以下時停止凹槽實現工序，將坩堝取出，洗凈，烘干。這樣，內表面具有凹槽結構的石英玻璃坩堝就制備完成了。
[0013]實施例2
石英玻璃坩堝毛坯制備完成，經噴砂、切邊、倒角后，轉移到裝有專用夾具的旋轉機臺上，使石英坩堝以中心軸為圓形旋轉。在對應石英玻璃坩堝高度為0.9H的位置采用激光束(激光束的直徑設置成0.5mm)對石英玻璃坩堝內表面灼燒并使其蒸發，激光束與坩堝內表面做相對運動。控制激光功率和相對運動速度，使灼燒厚度為坩堝壁厚的10%。此處凹槽完成后，將研磨轉頭向底部移動5cm，重復之前的操作，繼續灼燒。當灼燒位置移動至0.4H高度以下時停止凹槽實現工序，將坩堝取出，洗凈，烘干。這樣，內表面具有凹槽結構的石英玻璃坩堝就制備完成了。
[0014]以上所述的實施例，只是本發明較優選的實施例的幾種，本領域的技術人員在本發明技術方案范圍內進行的通常變 化和替換，都應該包含在本發明的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種用于拉制單晶硅的石英玻璃坩堝，其特征在于:坩堝內表面特定區域內具有凹槽結構。
2.根據權利要求1所述的石英玻璃坩堝，石英玻璃坩堝的總高度用H表示，其特征在于:具有凹槽的特定區域位于從底部開始0.2H-0.99H之間的區域內。
3.根據權利要求1或2所述的石英玻璃坩堝，其特征在于:坩堝內表面凹槽為環狀，并在垂直與坩堝高度方向上水平分布。
4.根據權利要求1或3所述的石英玻璃坩堝，其特征在于:凹槽的深度t為坩堝對應位置壁厚T的5%~20%。
5.根據權利要求1或3所述的石英玻璃坩堝，其特征在于:凹槽的寬度w為0.1mm~5mm ο
6.根據權利要求1或3所述的石英玻璃坩堝，其特征在于:特定區域內凹槽的分布間距 d 為 5mm-20mmo
7.根據權利要求1或3所述的石英玻璃坩堝，其特征在于:凹槽是通過對石英坩堝胚體物理研磨或采用特殊氣體加熱或用激光/等離子電弧局部加熱氣化的方式來實現的。
【文檔編號】C30B29/06GK103526280SQ201310474340
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月12日 優先權日:2013年10月12日
【發明者】司繼成, 朱強, 向真雄, 沈凱峰, 凌建平 申請人:南通路博石英材料有限公司