[发明专利]用于石英玻璃坩埚晶体生长工艺的失透剂

说明书

本技术提供了一种具有比先前的失透剂改善的效率的用于坩埚的失透剂，其适用于各种技术领域，包括半导体和光伏应用。该失透剂可以包括(a)钡，和(b)钽、钨、锗、锡或其两种或更多种的组合。该失透剂可以在构造期间掺入坩埚中，涂覆于成品坩埚的表面，和/或添加到用于拉晶的硅熔体中。本文所述的技术改善了抗流挂性并提供了失透表面以用于硅晶体生长期间液态硅熔体更慢、更受控地溶解二氧化硅。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年3月23日提交的名称为“Devitrification Agent for QuartzGlass Crucible Crystal Growing Process”的美国临时申请第62/312,019号的优先权和权益，其公开内容通过整体引用包含在本文中。

技术领域

本技术涉及石英玻璃制品，包括用于拉制硅单晶的石英玻璃坩埚和用于晶体生长工艺中处理石英玻璃制品的方法。

背景技术

作为用于制造半导体电子元件的大多数工艺的起始材料的单晶硅通常用所谓的Czochralski(“Cz”)工艺制备。在该工艺中，将多晶硅(“polysilicon”)装入坩埚，融化多晶硅，将晶种浸入熔融硅中并通过缓慢抽提生长单晶硅锭。

选择用于Cz工艺中的坩埚通常被称作熔凝石英坩埚或简单称作石英坩埚并由被称为玻璃状石英的一种无定形形式的二氧化硅组成。然而，与玻璃状石英的使用相关的一个缺点是，随着多晶硅熔融和单晶锭生长，坩埚内表面上的污染物会成核并促进玻璃状石英表面的方英石岛(这些岛一般来说集中在污染位置周围)的形成。方英石岛会被根切且碎片作为颗粒释放到硅熔体中，导致硅锭中位错的形成。

最近，失透剂(devitrification agent)的使用更广泛地应用于通过Cz晶体生长工艺生长用于半导体和光伏的晶体的坩埚。然而，半导体的一些要求高的应用对通常所用的无机化合物的副作用敏感，例如，Ca、Sr和Ba等阳离子。

发明内容

本技术提供了一种具有比先前的失透剂改善的效率的用于坩埚的失透剂。本文中所述的技术改善了坩埚的包括抗流挂性在内的性能并提供了一个失透以用于硅晶体生长期间液态硅熔体更慢、更可控地溶解二氧化硅。该技术可用于各种技术领域，包括但不限于半导体和光伏应用。

一方面，本技术提供一种坩埚，其包括具有底壁和侧壁的玻璃状石英体，所述侧壁从底壁向上延伸并限定用于保持熔融硅材料的空腔，所述侧壁结构和所述底壁各自具有内表面和外表面，所述坩埚包括包含(a)选自钡的第一金属和(b)选自钽、钨、锗、锡或其两种或更多种的组合的第二金属的失透剂。

在一个实施方案中，所述失透剂的第一金属与第二金属的比率为约1:1至约10:1，约2:1至约8:1，甚至约5:2至约6:1。

在一个实施方案中，所述失透剂作为涂层设置在坩埚的表面的至少一部分上。

在一个实施方案中，所述涂层包含醇盐、氢氧化物、碳酸盐、溶胶-凝胶溶液或其两种或更多种的组合形式的第一金属，以及醇盐、氢氧化物、碳酸盐、溶胶-凝胶溶液或其两种或更多种的组合形式的第二金属。

在一个实施方案中，所述失透剂还包括卤化钡。

在一个实施方案中，所述失透剂设置在坩埚体中。

在一个实施方案中，所述失透剂包括(a)氧化钡，和(b)氧化钽、氧化钨、氧化锗、氧化锡或其两种或更多种的组合。