一种石英坩埚的制备方法与流程

本申请属于石英坩埚制备，尤其是涉及一种石英坩埚的制备方法。

背景技术：

1、在生产单晶硅的重要方法—直拉(cz)中，石英坩埚作为一个重要的辅料，主要起到承载高温硅熔体的作用，其质量的好坏不仅影响长晶的成晶率，也影响使用寿命。石英坩埚在高温下具有趋向变成二氧化硅的晶体(方石英)，这个过程称为再结晶，也称为“失透”，通常也称为“析晶”。传统制备工艺是将高纯石英砂直接装入模具，其用于制造石英坩埚的石英砂纯度为99.9980％，石英砂的粒径分布一般为：40-460μm，石英砂的粒径不均匀，粒径差异11倍，表面积差异130倍；不同粒径比表面积不同，吸附能力不同，析晶速率不同，对石英坩埚的析晶会有较大影响。

技术实现思路

1、本申请提供一种石英坩埚的制备方法，尤解决了现有技术中由于石英砂粒径间杂质间隙，从而导致石英坩埚长时间高温运行析晶层容易脱落的技术问题。

2、为解决至少一个上述技术问题，本申请采用的技术方案是：

3、一种石英坩埚的制备方法，制备石英坩埚时，石英坩埚内层所用石英砂粒径与其外层所用石英砂粒径分布不同；制备石英坩埚内层时所需的材料中选取粒径交叉分布且均匀、并其范围为80-120μm的石英砂。

4、进一步的，石英坩埚内层所用石英砂粒径分布一致，且其粒径范围较石英坩埚外层所用的部分石英砂粒径范围小。

5、进一步的，石英坩埚外层所用成份包括小粒径的石英砂和大粒径的石英砂，其中，小粒径石英砂的数量较大粒径石英砂的数量少。

6、进一步的，石英坩埚外层所用成份还包括有机硅，其中，有机硅、小粒径石英砂与大粒径石英砂的质量比为0.5-1：1-1.5：10-12。

7、进一步的，有机硅、小粒径石英砂与大粒径石英砂的质量比为0.8：1：11。

8、进一步的，小粒径石英砂的粒径范围为40-120μm；大粒径石英砂的粒径范围为120-400μm。

9、进一步的，在制备石英坩埚外层所用石英砂时，先基于配置质量比配制所有成份的材料，再将有机硅、小粒径石英砂和大粒径石英砂一同放置于混砂设备内进行混合搅拌。

10、进一步的，混合搅拌时间为4-12h。

11、进一步的，熔制时，在石英坩埚的模具内基于石英坩埚的厚度从外到内依次对石英坩埚的外层和内层进行布料；再对布料后的石英砂进行电弧熔制，同步进行抽真空，抽真空的方向是沿石英坩埚的厚度从内向外抽。

12、进一步的，抽真空时的真空值为-0.085mp至-0.09mp，抽速为300-600l/s。

13、采用本申请设计的一种石英坩埚的制备方法，基于不同层的位置设计不同的石英砂粒径，通过调整其配置比例和搅拌步骤，以使不同粒径的石英砂搅拌均匀，再对石英坩埚进行制备；解决了由于石英砂粒径间杂质间隙，从而导致石英坩埚长时间高温运行析晶层容易脱落的技术问题，保证石英坩埚在拉晶时热源辐射均匀,降低石英坩埚内外表面腐蚀反应的机率,有效降低外层中的析晶层厚度,增加石英坩埚的使用寿命。

技术特征：

1.一种石英坩埚的制备方法，其特征在于，制备石英坩埚时，石英坩埚内层所用石英砂粒径与其外层所用石英砂粒径分布不同；制备石英坩埚内层时所需的材料中选取粒径交叉分布且均匀、并其范围为80-120μm的石英砂。

2.根据权利要求1所述的一种石英坩埚的制备方法，其特征在于，石英坩埚内层所用石英砂粒径分布一致，且其粒径范围较石英坩埚外层所用的部分石英砂粒径范围小。

3.根据权利要求1或2所述的一种石英坩埚的制备方法，其特征在于，石英坩埚外层所用成份包括小粒径的石英砂和大粒径的石英砂，其中，小粒径石英砂的数量较大粒径石英砂的数量少。

4.根据权利要求3所述的一种石英坩埚的制备方法，其特征在于，石英坩埚外层所用成份还包括有机硅，其中，有机硅、小粒径石英砂与大粒径石英砂的质量比为0.5-1：1-1.5：10-12。

5.根据权利要求4所述的一种石英坩埚的制备方法，其特征在于，有机硅、小粒径石英砂与大粒径石英砂的质量比为0.8：1：11。

6.根据权利要求4或5所述的一种石英坩埚的制备方法，其特征在于，小粒径石英砂的粒径范围为40-120μm；大粒径石英砂的粒径范围为120-400μm。

7.根据权利要求6所述的一种石英坩埚的制备方法，其特征在于，在制备石英坩埚外层所用石英砂时，先基于配置质量比配制所有成份的材料，再将有机硅、小粒径石英砂和大粒径石英砂一同放置于混砂设备内进行混合搅拌。

8.根据权利要求7所述的一种石英坩埚的制备方法，其特征在于，混合搅拌时间为4-12h。

9.根据权利要求1-2、4-5、7-8任一项所述的一种石英坩埚的制备方法，其特征在于，熔制时，在石英坩埚的模具内基于石英坩埚的厚度从外到内依次对石英坩埚的外层和内层进行布料；再对布料后的石英砂进行电弧熔制，同步进行抽真空，抽真空的方向是沿石英坩埚的厚度从内向外抽。

10.根据权利要求9所述的一种石英坩埚的制备方法，其特征在于，抽真空时的真空值为-0.085mp至-0.09mp，抽速为300-600l/s。

技术总结本申请提供一种石英坩埚的制备方法，制备石英坩埚时，石英坩埚内层所用石英砂粒径与其外层所用石英砂粒径不同，且制备石英坩埚内层时所需的材料中至少有两种不同粒径的石英砂。本申请一种石英坩埚的制备方法，基于不同层的位置设计不同的石英砂粒径，通过调整其配置比例和搅拌步骤，以使不同粒径的石英砂搅拌均匀，再对石英坩埚进行制备；解决了由于石英砂粒径间杂质间隙，从而导致石英坩埚长时间高温运行析晶层容易脱落的技术问题，保证石英坩埚在拉晶时热源辐射均匀,降低石英坩埚内外表面腐蚀反应的机率,有效降低外层中的析晶层厚度,增加石英坩埚的使用寿命。技术研发人员：吴树飞,张文霞,赵国伟,菅向红,安伟受保护的技术使用者：内蒙古中环晶体材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/14