B7坩埚在多晶硅材料提纯和铸锭中的应用

B7坩埚在多晶硅材料提纯和铸锭中的应用

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　　　　灏　灞　

　　　　苏　Ｉ　Ｉ　＇　Ｎ新陶瓷有　限公司　●　陈圣贤　

　　　　石　英玻　璃　坩　埚　是单　晶硅　生产　中　的关键　必　需　品　．　扫　石英　玻璃　坩埚　在　单　晶硅生　产　中的成熟　应　用　，人　于

　　　　表　１　石英　玻璃　与　陶瓷　的物　理性　能　比较　

　　　　门自然　地将　石英玻　璃　坩　埚　移　植　到　多　晶硅　的　生产　中　，　吉　果导　致　了应　用失　败　．技术　上　成熟　的　方法　是采　用　陶　凳　埚提　纯　多晶硅　，在　物理　法　提纯　太　阳能　级　多晶　硅　坩　才　料和定　向结　晶炉（　Ｓ　系统　中越　来越　多的采用　陶瓷　ＤＳ　）

　　　　甘　．陶瓷　坩埚　的材料　基　体　为　陶瓷　，陶瓷　的晶　相为　埚　晶　和　玻　璃　体　．　陶瓷　坩　埚　的　主　要　化　学　成　分　为　ＳＯ：　体　ｉ　》．％，Ａ１　．％，Ｃａ　．％，而　石英　玻　璃　坩埚　９０　，　０５　Ｏ　Ｏ　０５

　　　　密　度　／　／ｍ　）　（ｃ　ｇ　抗　压　强　度　／Ｉｆ　］Ｐ　Ｖｌ　抗　拉　强　度　／Ｉｆ　］Ｐ　Ｖｌ　　　　２．７～　２．２　０　１　１１　５０　５　０

　　　　１　０～２　０　．　９　．０

　　　　５０　２０　

　　　　抗弯强度　／Ｉｆ（　）　］Ｐ　ｒ　Ｖｌ　ｔ

　　　　莫　氏硬　度　显　气　孔　率　结　晶度　

　　　　６　７

　　　　５．　５～　６．　５　０　

　　　　２　７～　３　０

　　　　＜１　％　～　ｌ　％　０　１

　　　　方　石　英　＜１　％

　　　　ｌ　要　成分　是　单一　高　纯　度　的　ＳＯ　．　勺　主　ｉ　

　　　　三　陶瓷坩埚　尺寸的大型　化　

　　　　理　论　上　陶瓷坩　埚　的尺　寸　可　以无　限制　扩大　，　受　仅

　　　　限于　铸　锭炉　的尺　寸　．　锭越　大　，　硅　产品　的质　量越　好　．　影　

　　　　一

　　　　涂层材料　

　　　　制　备铸　造　多　晶硅　时　，在　原　料熔　化　，晶体　生　长过　

　　　　响　硅　锭质　量　的　缺　陷和　杂　质都　会趋　向于　硅　锭　的边　缘　，　

　　　　一

　　　　翌中　，硅　熔　体和坩　埚　长　时　间接触　会产　生　黏滞　性　．由　Ｆ　两种　材　料　的热膨　胀　系数　不　同　，如　果硅　材料　和　坩埚　

　　　　个　大尺　寸　的硅　锭能　制造　出更　多　，　质量　更好　的产　品　，　

　　　　得材　率　更高　．因此　，国　际趋　势是　倾　向于　生　产更　大尺　

　　　　寸　的硅　锭　．石英　坩埚　的　大尺　寸　为　３　（８　ｍｍ）　目　２　７４　．　

　　　　１　—＼　／　，　／　＼～　／—，　一＇，　ｌ，　＼　，，　＼．　Ｌ　；　二　竺　竺！　ｊ　：Ｉ　ｊ　Ｊ　｝　　　　　ｙ　－　

　　　　—

　　　　壁　合紧　密　，在　晶体　冷却　时　很　可能　造成　晶体　硅　或坩　结　呙　裂　．而硅熔　体　和坩　埚　的长　时　间接　触还　会造　成　陶　破　凳　坩埚　的　腐蚀　，使　多晶硅　中的氧　浓度　升　高　．为　了解　

　　　　起　些　问题　，　这　工艺　上一　般　采　用Ｓ　Ｎ　等材　料作　为　涂层　

　　　　Ｌ————————　——————————————　一

　　　　—　——

　　　　—

　　　　—————／　

B7坩埚在多晶硅材料提纯和铸锭中的应用

　　　　付　坩埚　的　内壁　，隔离　硅　熔体　和　坩　埚　的直　接　接　触　，　在　仅　解决　了黏滞　问题　，　且可　以降　低　多　晶硅　中的氧　，　而　炭　杂质　浓　度　．　用定　向凝　固技　术生　长　的铸造　多晶硅　，　利　

　　　　多　数情　况　下坩　埚是　消　耗　品　，不能　重　复循　环使　用　，即　

　　　　一

　　　　炉　多晶硅　需要　一　只　陶瓷坩　埚　．　用　Ｓ　Ｎ　层　可　采　涂

　　　　吏　陶瓷　坩埚　得　到重　复使　用　，降　低　了生　产成　本　．　

　　　　二　力学性　能　

　　　　陶瓷是　脆硬　性材　料　，抗　拉　强度　低　，而抗　压　强　度　

　　　　葛．由于性　能测　试　与试样　的　内在　质量　和　表面　状　态关　系　密切　，一　些显　微　缺陷　和表　面粗　糙　度对　测试　结　果　有　

　　　　艮　影　响．　１　石英玻　璃　与　陶瓷　的物　理性　能　比较　．　大　表　为　

　　　　—　—　—　一　

　　　　图１　多晶硅材料铸锭　用陶瓷坩埚规格　

　　　　Ｓ　Ｌ　Ｏ　ＡＲ　ＥＮＥ　ＧＹ　２２　０　Ｒ　／０　８

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　　　　Ｓ　ＯＵ　－　ＥＮＥＲＧＹ　Ｒ　

　　　　圜■嘲

　　　　■豳　豳隧　

　　　　石英　玻　璃开　始发　生变形　．因此　石英　玻璃制　品一般要　求在　１　０　℃　以下　工作　．当加　热到　１０　～１　０　℃时　，　０　１　４０　５０　粘　度达　到　１　０　ｄ　ａ 　，石　英　玻璃　变形　加快　．　当　Ｏ　～１　加　ｐ　Ｓ　升温　到　１０　Ｘ　粘　度为　１　ｐ　Ｓ　，石英　玻璃　可　以　７　０２，　０ｄ　ａ 　时　进行　吹　制　，弯　曲等热加　工　．在熔　融状　态下　，石英　玻　璃　的粘　度　为　１　０ｄ　ａ 　．在　多　晶硅　的生　产工　艺　Ｏ　～１　ｐ　Ｓ　中　，化料　过程　一直　保　持在　１　０　℃左右　，整　个过程　需　５０　要９　１　时，　～１　小　晶体　生长　的温　度为　１　２　～１４　￣　到　４　０　４　０Ｃ，　硅熔　点　需要　２　Ｏ～２　时　．因此　在　多　晶　硅　的生　产　中　２小　无　法　使　用　石　英　玻　璃　坩　埚　，而　陶瓷　坩　埚　的软　化　温　度　高达　１　０　℃，在　此温　度　以下　不发　生翘　曲　，　寸　的稳　７０　尺　定性　和　一致性　非　常好　，使　用　陶瓷坩　埚进　行　多晶硅　提　纯和　定　向结　晶　的效果　较　好　．圈　

　　　　前　，国　内铸造　多　晶硅　的重　量　普遍　为　４　０－４　０　ｇ　０　５　ｋ　，尺　

　　　　寸　为　８　０　８　ｍｍ　０　ｍｍ，其坩　埚规　格　如　图　８　ｍｍ　Ｘ　８　０　Ｘ　４０　１　所示　．　　　　　四　热学性能　

　　　　陶瓷坩　埚　与石英　玻璃坩　埚　的某些　热　学性能　差别　不　大　，如线　膨胀　系数　都　非常　低　，接近　零膨　胀为　６Ｘ　１～￣　０／　ｃ；抗　热震　性都　非　常好　，　样加　热　到　１０　￣　，　试　０　０Ｃ后　

　　　　投　入　２　Ｘ水　中不　会炸　裂　．两者　热　学性能　的主　要　差别　０２< …… 此处隐藏：2854字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……