一种氧化铝的多晶坩埚及制备法的制作方法

文档序号:11768188阅读:726来源:国知局

本发明涉及一种坩埚,具体是一种氧化铝的多晶坩埚及制备法。



背景技术:

单晶硅多用直拉法(cz)制备,其工艺需用坩埚做盛装硅熔体的容器。过去,全世界无一例外,均采用电弧法熔制的石英玻璃坩埚,做拉制单晶硅盛硅熔体的容器。

石英玻璃坩埚的软化点远低于硅熔体的温度,故用石英玻璃做拉制单晶硅的坩埚高温时变形大,石英还易被熔硅浸蚀,故寿命不长。现多为一个坩埚拉两根单晶。

数十年来,一直有人企图用其它陶瓷坩埚代換石英玻璃坩埚。

但现有的陶瓷坩埚的材性不够好,不能同时满足多次拉晶的需要。

单晶、多晶、玻璃和陶瓷的坩埚因系脆性材料,其在热循环过种程中的破坏多为突然发生,即是配用现有的炭材防护埚帮,因尺寸不吻合,不易共同受力,也极难预防此突然产生的破裂。

现实的状况是:石英玻璃坩埚的历史悠久,制备技术十分成熟,产能庞大得过剩,单价己近触底,坩埚费用在整个成本中佔的比例己不算大;单晶硅要进一步降低成本,只有走连续拉晶这一条路。多年来,人们未找到石英坩埚的替代物,只好仅限在延长石英坩埚的寿命上努力;但是采用石英玻璃坩埚无法实现连续拉制单晶硅。



技术实现要素:

本发明目的,是要解决采用现有石英玻璃坩埚时,因坩堝寿命短,导致无法连续拉制单晶硅;同时解决陶瓷等坩埚易碎等问题,从而提供一种长寿命、用于 生长单晶硅的坩埚及其制备方法。

本发明氧化铝的多晶坩埚,由熔融的氧化硅多晶埚坯和c/c增強层组成,所述的c/c增強层包覆在前述埚坯的外表面上;

所述埚坯的厚度为:1mm~30mm;优选厚度为5mm~15mm;

所述c/c增強层的厚度为1mm~15mm,优选厚度为3mm~5mm;

所述的熔融的氧化硅多晶埚坯,用现有的电弧法石英坩埚机制备;其步骤为:1、将氧化铝粉添加到坩埚的石墨模具的模腔中;2、转动模具;3、人工用成型棒将转动模具中的氧化铝粉摊成所需形状;4、将电弧加热用的放电极移入模具的模腔中;5、电极通电,起弧;6、电弧发出的辐射直接熔融氧化铝粉体;7、熔融的氧化铝在转动产生的离心力作用下,紧贴模腔壁;8、氧化铝粉体完全熔融后,逐渐停弧;9、氧化铝融熔体完全凝固后,模具停止转动;10、冷却后,从模腔中取出氧化铝埚坯;11、对埚坯退火,机械整形。

所述的c/c增強层,可在埚坯上敷设;也可先制备成c/c托盘,氧化铝多晶埚坯直接在托盘上成型。

本发明的优点:

一、本发明的坩埚,它的埚坯不用石英玻璃,也不选烧结成型、有孔的陶瓷材料;而采用不与熔硅反应,但与石英玻璃一样可以直接熔融成型、孔隙率为0的氧化铝多晶做埚坯。它与石英相比,氧化铝本身不与熔硅反应;它与陶瓷材料相比,其纯度可很高,且无因孔隙引起熔硅渗入而破坏的可能。加之埚坯的外侧有c/c增強层共同受力,防止开裂。用此坩埚做盛熔硅的容器,除不污染单晶外,寿命很长。

二、用石英玻璃坩埚机成型石英坩埚,是已有十分成熟的技术;利用此设备和技术,制备氧化铝多晶埚坯,除因原料的熔点高一些,需对工艺参数作调整外, 均可直接利用。

本坩埚含c/c增强层后,特别适用于多次直拉单晶硅的盛硅器。

具体实施

本发明的坩埚,由熔融的氧化硅多晶埚坯和c/c增強层组成,所述的c/c增強层包覆在前述埚坯的外表面上;

所述埚坯的厚度为:1mm~30mm;优选厚度为5mm~15mm;

所述c/c增強层的厚度为1mm~15mm,优选厚度为3mm~5mm;

所述的熔融的氧化硅多晶埚坯,用现有的电弧法石英坩埚机制备。其步骤为:1、将氧化铝粉添加到坩埚的石墨模具的模腔中;2、转动模具;3、人工用成型棒将转动模具中的氧化铝粉摊成所需形状;4、将电弧加热用的放电极移入模具的模腔中;5、电极通电,起弧;6、电弧发出的辐射直接熔融氧化铝粉体;7、熔融的氧化铝在转动产生的离心力作用下,紧贴模腔壁;8、氧化铝粉体完全熔融后,逐渐停弧;9、氧化铝融熔体完全凝固后,模具停止转动;10、冷却后,从模腔中取出氧化铝埚坯;11、对埚坯退火,机械整形。

所述的c/c增強层,可在埚坯上敷设;也可先制备成c/c托盘,氧化铝多晶埚坯直接在托盘上成型。

当坩埚直径较小,或在氧化气氛中使用时,可不另设c/c层。



技术特征:

技术总结
一种氧化铝的多晶坩埚及制备法,本坩埚由融熔成型的氧化铝多晶埚坯和C/C增強层组成;所述的C/C增強层包覆在前述埚坯的外表面上;埚坯在现有的电弧法石英玻璃坩埚制备机上制备而成。本埚坯耐熔融硅浸蚀,寿命长且减少晶体含氧量;而紧贴在一起的C/C增強层能有效的防止陶瓷突然碎裂而漏硅的问题。

技术研发人员:张洪齐
受保护的技术使用者:罗万前
技术研发日:2016.04.07
技术公布日:2017.10.20
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