CN206927961U - 新型石英坩埚 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种新型石英坩埚，其由内至外依次包括复合内层和薄气泡外层，复合内层由内至外依次包括透明层和气泡复合层，透明层和薄气泡外层的气泡含量均小于气泡复合层。本实用新型的优点在于，将微气泡含量较多的气泡复合层设置在微气泡含量较少的透明层和薄气泡外层之间，既保证了石英坩埚在拉晶工作时的热源均匀的辐射，确保拉晶操作可以正常进行；又保证了气泡复合层内的气泡在拉晶过程中不涨裂，降低了因长时间拉晶工作时石英坩埚外表面气泡膨胀破裂后与石墨坩埚的反应，延缓两者反应后析晶层形成的时间，增加石英坩埚的使用寿命，使其使用寿命增加至190小时，比常规石英坩埚寿命增加90小时以上，可以满足至少拉3‑4根单晶棒的拉晶工艺需求。
Description
技术领域：
本实用新型涉及一种坩埚，特别涉及一种新型石英坩埚。
背景技术：
石英坩埚是拉制大直径单晶硅、发展大规模集成电路必不可少的基础材料，其用于在单晶硅拉制时盛放原料。常规的拉单晶用电弧石英坩埚由内外两层结构构成，内层为透明层，其气泡含量较低；外层为气泡复合层，其气泡含量较高，其作用是支撑坩埚的变形强度、通过拉晶炉的石墨热场的石墨坩埚由石英坩埚外层向内均匀辐射热源，具体是由于气泡复合层中含有很多微小气泡，热源通过时呈辐射状态，使辐射效率提高。在石英坩埚使用时，由于其所处的石墨热场温度高达1600℃，导致石英坩埚的气泡复合层中所含的气泡膨胀破裂，破裂后的气泡中所释放的液体和其他杂质与石英坩埚的内表面发生化学反应，使石英坩埚外壁产生一层析晶层，随着拉晶时间增加，析晶层逐渐变厚，石英坩埚的抗变形能力和热辐射效率降低，最终造成拉晶的异常率升高和成晶率降低。因此，常规石英坩埚的使用寿命只能控制在≤100小时，只能拉1根-2根单晶棒，满足不了至少拉3根-4根单晶棒的拉晶工艺需求。
综上所述，石英坩埚外表层析晶少或析晶慢就能达到延长石英坩埚的使用寿命要求，而常规生产石英坩埚的石英砂均为天然石英砂，石英砂的杂质含量和石英砂里的气液包裹体含量或数量就成为了影响石英坩埚使用寿命的关键影响因素。目前，为防止在拉晶工作过程中石英坩埚气泡复合层的气泡膨胀破裂，导致石英坩埚抗变形能力和热辐射效率降低，最终拉晶的异常率增加和成晶率减少，通常采取在石英坩埚内壁及外壁设置涂层，以避免气泡破裂逸出与石英坩埚内表面发生反应，提高石英坩埚抗变形能力和热辐射效率；但在运输和装硅料过程中，涂层很容易在外力作用下剥落，使用效果不好，同时还容易影响拉晶质量。
实用新型内容：
本实用新型的目的在于提供一种使用寿命长、可以保证拉晶质量的新型石英坩埚。
本实用新型由如下技术方案实施：新型石英坩埚，其由内至外依次包括复合内层和薄气泡外层，所述复合内层由内至外依次包括透明层和气泡复合层，所述透明层和所述薄气泡外层中所含微气泡含量均小于所述气泡复合层。
进一步的，所述透明层所含微气泡为11-15个/mm3，所述气泡复合层所含微气泡为35-55个/mm3，所述薄气泡外层所含微气泡为10-15个/mm3。
本实用新型的优点：将微气泡含量较多的气泡复合层设置在微气泡含量较少的透明层和薄气泡外层之间，既保证了石英坩埚在拉晶工作时的热源均匀的辐射，确保拉晶操作可以正常进行；又保证了气泡复合层内的气泡在拉晶过程中不涨裂，降低了因长时间拉晶工作时石英坩埚外表面气泡膨胀破裂后与石墨坩埚的反应，延缓两者反应后析晶层形成的时间，增加石英坩埚的使用寿命，使其使用寿命增加至190小时，比常规石英坩埚寿命增加90小时以上，可以满足至少拉3-4根单晶棒的拉晶工艺需求。
附图说明：
图1为本发明新型石英坩埚的结构示意图。
复合内层1，透明层1-1，气泡复合层1-2，薄气泡外层2。
具体实施方式：
实施例1：
如图1所示，新型石英坩埚，由内至外依次包括复合内层1和薄气泡外层2，复合内层1由内至外依次包括透明层1-1和气泡复合层1-2，透明层1-1所含微气泡为11个/mm3，气泡复合层1-2所含微气泡为35个/mm3，薄气泡外层2所含微气泡为10个/mm3，透明层1-1和薄气泡外层2中所含微气泡含量均小于气泡复合层1-2，薄气泡外层2的厚度为0.5mm。
本实施例与常规石英坩埚相比，其透明层1-1部位的结构、厚度、杂质含量等没有变化，气泡复合层1-2与薄气泡外层2的厚度之和与常规石英坩埚的气泡复合层1-2的厚度相当；且在拉单晶过程中，本实施例与常规石英坩埚均是透明层1-1内表面直接接触硅液，因此本实施例的拉晶过程与常规石英坩埚是一样的，拉晶操作可以正常进行，且拉制的单晶硅质量与常规石英坩埚拉制的单晶硅质量一致。同时，微气泡含量较多的气泡复合层1-2夹在微气泡含量较少的透明层1-1和薄气泡外层2之间，既保证了本实施例在拉晶工作时的热源均匀的辐射，又保证了气泡复合层1-2内的气泡在拉晶过程中不涨裂，降低了因长时间拉晶工作时本实施例外表面气泡膨胀破裂后与石墨坩埚的反应，延缓两者反应后析晶层形成的时间，增加本实施例的使用寿命，使其使用寿命增加至190小时，比常规石英坩埚寿命增加90小时以上，可以满足至少拉3-4根单晶棒的拉晶工艺需求。
实施例2：
如图1所示，新型石英坩埚，由内至外依次包括复合内层1和薄气泡外层2，复合内层1由内至外依次包括透明层1-1和气泡复合层1-2，透明层1-1所含微气泡为13个/mm3，气泡复合层1-2所含微气泡为39个/mm3，薄气泡外层2所含微气泡为11个/mm3，透明层1-1和薄气泡外层2中所含微气泡含量均小于气泡复合层1-2，薄气泡外层2的厚度为1mm。
本实施例与常规石英坩埚相比，其透明层1-1部位的结构、厚度、杂质含量等没有变化，气泡复合层1-2与薄气泡外层2的厚度之和与常规石英坩埚的气泡复合层1-2的厚度相当；且在拉单晶过程中，本实施例与常规石英坩埚均是透明层1-1内表面直接接触硅液，因此本实施例的拉晶过程与常规石英坩埚是一样的，拉晶操作可以正常进行，且拉制的单晶硅质量与常规石英坩埚拉制的单晶硅质量一致。同时，微气泡含量较多的气泡复合层1-2夹在微气泡含量较少的透明层1-1和薄气泡外层2之间，既保证了本实施例在拉晶工作时的热源均匀的辐射，又保证了气泡复合层1-2内的气泡在拉晶过程中不涨裂，降低了因长时间拉晶工作时本实施例外表面气泡膨胀破裂后与石墨坩埚的反应，延缓两者反应后析晶层形成的时间，增加本实施例的使用寿命，使其使用寿命增加至190小时，比常规石英坩埚寿命增加90小时以上，可以满足至少拉3-4根单晶棒的拉晶工艺需求。
实施例3：
如图1所示，新型石英坩埚，由内至外依次包括复合内层1和薄气泡外层2，复合内层1由内至外依次包括透明层1-1和气泡复合层1-2，透明层1-1所含微气泡为14个/mm3，气泡复合层1-2所含微气泡为42个/mm3，薄气泡外层2所含微气泡为14个/mm3，透明层1-1和薄气泡外层2中所含微气泡含量均小于气泡复合层1-2，薄气泡外层2的厚度为2mm。
本实施例与常规石英坩埚相比，其透明层1-1部位的结构、厚度、杂质含量等没有变化，气泡复合层1-2与薄气泡外层2的厚度之和与常规石英坩埚的气泡复合层1-2的厚度相当；且在拉单晶过程中，本实施例与常规石英坩埚均是透明层1-1内表面直接接触硅液，因此本实施例的拉晶过程与常规石英坩埚是一样的，拉晶操作可以正常进行，且拉制的单晶硅质量与常规石英坩埚拉制的单晶硅质量一致。同时，微气泡含量较多的气泡复合层1-2夹在微气泡含量较少的透明层1-1和薄气泡外层2之间，既保证了本实施例在拉晶工作时的热源均匀的辐射，又保证了气泡复合层1-2内的气泡在拉晶过程中不涨裂，降低了因长时间拉晶工作时本实施例外表面气泡膨胀破裂后与石墨坩埚的反应，延缓两者反应后析晶层形成的时间，增加本实施例的使用寿命，使其使用寿命增加至190小时，比常规石英坩埚寿命增加90小时以上，可以满足至少拉3-4根单晶棒的拉晶工艺需求。
实施例4：
如图1所示，新型石英坩埚，由内至外依次包括复合内层1和薄气泡外层2，复合内层1由内至外依次包括透明层1-1和气泡复合层1-2，透明层1-1所含微气泡为15个/mm3，气泡复合层1-2所含微气泡为55个/mm3，薄气泡外层2所含微气泡为15个/mm3，透明层1-1和薄气泡外层2中所含微气泡含量均小于气泡复合层1-2，薄气泡外层2的厚度为3mm。
本实施例与常规石英坩埚相比，其透明层1-1部位的结构、厚度、杂质含量等没有变化，气泡复合层1-2与薄气泡外层2的厚度之和与常规石英坩埚的气泡复合层1-2的厚度相当；且在拉单晶过程中，本实施例与常规石英坩埚均是透明层1-1内表面直接接触硅液，因此本实施例的拉晶过程与常规石英坩埚是一样的，拉晶操作可以正常进行，且拉制的单晶硅质量与常规石英坩埚拉制的单晶硅质量一致。同时，微气泡含量较多的气泡复合层1-2夹在微气泡含量较少的透明层1-1和薄气泡外层2之间，既保证了本实施例在拉晶工作时的热源均匀的辐射，又保证了气泡复合层1-2内的气泡在拉晶过程中不涨裂，降低了因长时间拉晶工作时本实施例外表面气泡膨胀破裂后与石墨坩埚的反应，延缓两者反应后析晶层形成的时间，增加本实施例的使用寿命，使其使用寿命增加至190小时，比常规石英坩埚寿命增加90小时以上，可以满足至少拉3-4根单晶棒的拉晶工艺需求。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (2)
1.新型石英坩埚，其特征在于，其由内至外依次包括复合内层和薄气泡外层，所述复合内层由内至外依次包括透明层和气泡复合层，所述透明层和所述薄气泡外层中所含微气泡含量均小于所述气泡复合层。
2.根据权利要求1所述的新型石英坩埚，其特征在于，所述透明层所含微气泡为11-15个/mm3，所述气泡复合层所含微气泡为35-55个/mm3，所述薄气泡外层所含微气泡为10-15个/mm3。
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Cited By (2)
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| CN115231909A (zh) * | 2021-04-22 | 2022-10-25 | 新沂市中鑫光电科技有限公司 | 一种石英坩埚气泡层制备方法 |
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2017
- 2017-06-22 CN CN201720735236.9U patent/CN206927961U/zh not_active Withdrawn - After Issue
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