[发明专利]一种内表面具有凹槽拉晶用石英玻璃坩埚的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于拉制单晶硅的石英玻璃坩埚，属于石英坩埚制备技术领域。 

背景技术

在现有技术中，直拉法（Czochralski）被广泛用作单晶硅的制备方法。根据CZ法，晶体的生长是在晶体提拉炉中进行的，将多晶硅装填到石英坩埚中，然后通过环绕在坩埚壁外表面的加热器熔化。使晶种与熔融的硅液表面接触，通过提拉来完成单晶硅锭的生长。在这种提拉过程中，石英玻璃坩埚要经受长达数十小时机械、化学、热应力和熔融硅液的侵蚀。随着坩埚的尺寸越大，其使用的时间越长，同时也就意味着经受侵蚀的时间越长。 

通常情况下，单晶硅拉制过程中石英玻璃坩埚会与熔融的硅液反应，并产生SiO气体，形成小气泡附着在石英玻璃坩埚内壁，随着反应的持续，这些小气泡会富集并合并长大，最终脱离坩埚壁从熔融的硅液表面逸出。这些气泡的逸出、破裂会导致硅液表面的振动。 

 硅液表面发生振动时，会导致拉晶过程中形成位错，严重会出现断胞，拉晶终止等事故的发生，严重影响单晶硅锭的质量和成晶率。 

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种用于拉制单晶硅的石英玻璃坩埚及其制备方法，此种石英玻璃坩埚能够有效地抑制拉晶过程中的表面振动。 

 根据本发明，石英玻璃坩埚在毛坯形成后，采用物理研磨或高温蒸发工艺，使其内表面特定区域内具有凹槽结构。 

设石英玻璃坩埚的总高度为H，所述特定区域为从石英玻璃坩埚底部开始0.2H至0.99H高度范围内，凹槽之间的间距d为5mm～20mm。 

 所述的凹槽，宽度w为0.1mm～5mm，深度t为石英玻璃坩埚壁厚T的5%～20%。 

所述的高温蒸发工艺为采用特殊气体加热或用激光/等离子电弧局部加热气化的方式来实现。 

附图说明

 图1是表示本发明的内表面具有凹槽拉晶用石英玻璃坩埚。 

具体实施例

 下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明，但不作为对本发明的限定。 

实施例1

 石英玻璃坩埚毛坯制备完成，经喷砂、切边、倒角后，转移到装有专用夹具的旋转机台上，使石英坩埚以中心轴为圆形旋转。在对应石英玻璃坩埚高度为0.8H的位置采用半径为2mm的金刚石转头对石英玻璃坩埚内壁进行研磨，同时用水冷冷却，研磨深度为坩埚壁厚的10%。此处凹槽完成后，将研磨转头向底部移动10cm，重复之前的操作，继续研磨。当研磨转头移动至0.5H高度以下时停止凹槽实现工序，将坩埚取出，洗净，烘干。这样，内表面具有凹槽结构的石英玻璃坩埚就制备完成了。

实施例2

 石英玻璃坩埚毛坯制备完成，经喷砂、切边、倒角后，转移到装有专用夹具的旋转机台上，使石英坩埚以中心轴为圆形旋转。在对应石英玻璃坩埚高度为0.9H的位置采用激光束（激光束的直径设置成0.5mm）对石英玻璃坩埚内表面灼烧并使其蒸发，激光束与坩埚内表面做相对运动。控制激光功率和相对运动速度，使灼烧厚度为坩埚壁厚的10%。此处凹槽完成后，将研磨转头向底部移动5cm，重复之前的操作，继续灼烧。当灼烧位置移动至0.4H高度以下时停止凹槽实现工序，将坩埚取出，洗净，烘干。这样，内表面具有凹槽结构的石英玻璃坩埚就制备完成了。

 以上所述的实施例，只是本发明较优选的实施例的几种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换，都应该包含在本发明的保护范围内。