[发明专利]用于固化硅锭的衬底

说明书

技术领域

本发明涉及一种衬底，其具有特殊的涂层且可有利地与熔融硅接触。

本发明还涉及一种用于制造这种衬底的方法。

有利地，该衬底为坩埚。

因此，本发明尤其涉及一种用于从熔融硅固化硅锭的坩埚。

本发明还涉及这种坩埚用于处理熔融态的硅的用途。

背景技术

例如，出于获得高纯硅以用于生成光伏能量的应用中的目的，根据本发明 的坩埚可尤其用在熔化和固化硅的方法中。因此，光伏电池必须由从坩埚内液 态硅的固化而获得的单晶硅或多晶硅制造而成。从坩埚内形成的锭切割后的晶 片充当制造光伏电池的主要部分。

出于锭的生长而考虑的坩埚通常为由二氧化硅制成、涂覆有多孔的氧化氮 化硅层的坩埚，以防止硅与坩埚的反应以及在固化后锭粘附到坩埚上。

更具体地，该释放行为必须基于在坩埚的内壁的表面上存在具有弱粘合力 的且以二氧化硅的形式被部分氧化的氮化硅Si₃N₄，在硅冷却期间硅粘附到坩埚 上。冷却时，通过氮化硅层内的凝聚破裂，硅锭从这些壁分离，从而缓解由于 热膨胀系数的差异而产生的机械应力。

一方面，在涂覆的坩埚上，二氧化硅的存在对坩埚赋予相对的内聚力和略 微的附着力，另一方面，二氧化硅的存在限制了液态硅的熔渗。

然而，涂层可容易地被在坩埚内沉积的硅片切割成锯齿状。因此，必须以 大约几百微米的较大厚度来沉积它，以保证硅和坩埚之间不存在任何可能会导 致锭粘附到所述坩埚上的直接接触。

已知的实践是还使用可重复使用的坩埚。然而，通过硅锭所夹带的涂层的 量保持大于通过反应被合并到液态硅中的薄的表面层的量。事实上，由于为了 确保涂层的释放功能给予涂层弱的粘合力，通常在涂层的厚度内实施分离。另 外，与该弱粘合力相关的是涂层对于坩埚的壁的弱附着力，其易于引起涂层的 分离，从而需要完全更新它。

因此，在任何情况下存在涂层的大量消耗。

而且，由于用于生产和处理氮化硅粉末的方法，这些涂层不可能防止硅被 Si₃N₄粉末中存在的杂质污染。

出于明显的原因，可出现在与坩埚的壁直接接触或靠近坩埚的壁所形成硅 锭的区域中的这种污染，使部分的锭不适用于光伏应用。

事实上，与通常低纯度的坩埚使用结合的沉积的大量涂层，导致明显的硅 锭污染，这尤其引起大约两厘米厚度的电性能高度变差的周边区域的存在。

因此，有利的是具有用于可重复使用的坩埚的可重复使用的涂层，以减小 涂层消耗且利用涂层的可重复使用的部分的纯化，该纯化来自硅熔化和结晶的 连续循环。

为此，已知的实践是例如通过增加二氧化硅含量来增加涂层的粘合力。

US7378128提供了用于坩埚的包含具有高含量二氧化硅的层的涂层。然 而，二氧化硅含量的增加导致氧对硅的污染，且还导致对硅锭增加的附着力， 从而损害了重新利用。

因此，目前需要适合高纯硅锭在可重复使用的坩埚内结晶的衬底，尤其是 固化坩埚。

尤其，需要衬底，尤其坩埚，其可能够容易地在硅锭冷却后分离硅锭，同 时限制所述衬底的涂层对该硅锭的污染，且所述衬底还是可重复使用的。

最后，从工业规模的生产来看，期望的是提供一种使用低成本的技术来生 产这种衬底的方法，该技术仅仅需要有限次数的制造步骤。

发明内容

本发明的目的恰恰在于提供满足这些期望的用于从熔融硅固化硅锭的新型 的衬底，尤其是坩埚。

发明人实际上已经发现上述问题可以通过以下得以解决：利用由具有特定 的二氧化硅含量的至少两个层形成的多层涂层来至少部分地覆盖衬底的用于与 熔融硅接触的表面。