专利名称：多晶硅生长工艺用坩埚装置的制作方法
技术领域：
本发明属于一种利用定向凝固技术生长多晶硅设备中工艺用坩埚装置。
背景技术：
传统的多晶硅定向凝固生长炉坩埚采用方形高纯石英坩埚，坩埚是消耗件，不能 重复循环使用，即每一炉多晶硅需要一支坩埚。在制备铸造多晶硅时，在原材料熔化，晶体 硅结晶过程中，硅熔体和石英坩埚长时间接触，会产生粘滞作用。由于两者的热膨胀系数不 同，在晶体冷却时很可能造成晶体硅或石英坩埚破裂；而且由于硅熔体和石英坩埚长时间 接触，与制备直拉单晶硅一样，会造成石英坩埚的腐蚀，使得多晶硅中的氧浓度升高，从而 影响硅片质量。为解决此问题，工艺上一般利用Si3N4，Si0/SiN或其他材料作为涂层，附加 在石英坩埚的内壁，从而隔离硅熔体和石英坩埚的直接接触，以解决粘滞问题，并可降低多 晶硅中的氧、碳等杂质浓度。目前多晶硅铸锭工艺中坩埚采用以上办法，是普遍应用的一种 工艺，缺点是一炉一支坩埚，坩埚是纯粹的消耗品，成本高，不利于降低硅片成本。
发明内容
通过试验，我们采用方形高纯石墨坩埚替代目前通常采用的方形高纯石英坩埚， 高纯石墨坩埚采用整块石墨毛坯加工而成，辅以相关的工艺设计(见附图)，和进行内表面 Si3N4，SiO/SiN或其他材料喷涂，形成完整的方形高纯石墨坩埚，可以在多晶生长工艺中多 次重复使用，目前可以重复使用40 50炉，减少了高纯石英坩埚的使用，大大降低了多晶 硅铸锭的生长成本。 高纯石墨坩埚由于其耐温高，热传导好，在600 170(TC具有较强的刚性，故用高 纯石墨坩埚作为多晶硅材料的加热容器是比较好的选择。由于多晶硅材料具有较强的冷涨 性，一般硅材料凝固时膨胀可达9%。故要对石墨体进行强度计算和校核，同时石墨壁要保 持一定的斜度利于膨胀和脱模。 另外由于多晶硅材料若与高纯石墨坩埚直接接触，会受到碳氧污染和金属杂质污 染，从而影响硅片质量，故在工艺实施时使用涂覆Si3N4， SiO/SiN或其他材料进行涂覆，使 熔硅和石墨坩埚实现物理隔离。 本发明的优点是通过使用进行内表面涂覆的高纯石墨坩埚并进行相关工艺设计 以达到坩埚可以重复使用的目的，从而大大降低多晶硅生长成本。
附图为本发明的结构示意图。 具体实施方案 如附图所示，根据多晶硅定向凝固生长炉所生长硅锭的大小，选择适当尺寸的坩 埚进行工艺设计，选择高纯石墨大型毛坯，进行整体加工见附图，加工后的石墨坩埚进行内表面喷涂，选择Si3N4， SiO/SiN或其他材料。涂覆后的坩埚放入专用烧结炉进行高温烘烤 固化，待用多晶硅定向凝固生长炉开炉前，将坩埚从烧结炉中取出，检验涂覆表面无异后， 将坩埚内装入多晶硅原料并将其送至多晶硅定向生长炉炉膛。 一个生长周期结束后，取出 坩埚，倒置坩埚后留置多晶硅硅锭撤下坩埚，送入下一个循环周期使用。坩埚可以重复使 用，从而降低多晶硅锭生长成本。
权利要求
一种多晶硅定向凝固生长炉中工艺用坩埚装置，主要由方形、长方形或其它形状整体石墨坩埚、坩埚内涂覆层组成。
2. 按权利要求1所述的装置构成，其特征在于所述的坩埚材质为高纯或普通纯度石 墨，方形、长方形或其他形状整体加工制作。
3. 按权利要求1所述的装置构成，且坩埚本体内腔有0 15。以内的斜度，以利脱模 及多晶铸锭冷凝后膨胀。
4. 按权利要求1所述，坩埚内进行内涂层保护，采用Si3N4，SiO/SiN或其他材料，其特 征在于只喷涂于高纯石墨坩埚的内表面
5. 按权利要求1所述的装置构成，且坩埚可多次重复使用于铸锭过程。
全文摘要
本发明属于一种利用定向凝固技术生长多晶硅设备中工艺用坩埚装置。核心是采用方形高纯石墨坩埚替代目前通常采用的方形高纯石英坩埚。高纯石英坩埚采用整块石墨毛坯加工而成，辅以相关的工艺设计(见附图)，在坩埚内表面进行Si3N4，SiO/SiN或其他材料喷涂并高温固化，方形高纯石墨坩埚可以在多晶硅定向生长凝固炉中重复使用，可以大大降低多晶硅锭产出成本，从而降低硅片价格以利用于光伏产业发展。
文档编号C30B28/06GK101774583SQ20091013148
公开日2010年7月14日 申请日期2009年4月1日 优先权日2009年4月1日
发明者冯焕培, 王军, 黎志欣 申请人:北京京运通科技股份有限公司